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  • 最新3-30W高性能通信电源，金升阳助力5G产业加速

    最新3-30W高性能通信电源，金升阳助力5G产业加速

    金升阳最新发布的3-30W开板式通信电源VCB_SO-3/6WR3、VCB_SBO-10/30WR3系列，使用自主研发的IC，从内部器件实现国产化，具有高性能、小体积、高功率密度的优势，助力5G行业发展。 此系列通信电源工作温度达-40 to +85℃，达到最高工作温度85℃时带70%负载，具有优良的温度降额曲线，隔离电压为1500VDC，空载电流低至3mA，输出效率高达90%。全系列产品所有器件均涂覆三防漆，保护线路板免受坏境的侵蚀,具有输入欠压保护、过流、短路等保护功能，可有效防止客户系统或设备工作异常造成不必要的损失。产品满足UL/CE 62368认证，其中30W系列产品满足DOSA标准。 产品应用 广泛应用于通信领域，如 FSU、交换机、电池在线监测、智能通信网关、GPS 时钟同步及 4G/5G 基站相关直流供电等设备。 产品特点 ● 工作温度范围： -40 to +85℃ ● 输出效率高达90% ● 空载电流低至3mA ● EMI性能满足CISPR32/EN55032 ClassB ● 满足 UL 62368 认证

    时间：2020-03-11 关键词： 5G 通信电源 开板式

  • Power-One通信电源监控系统通信协议破解[图]

    Power-One通信电源监控系统通信协议破解[图]

    通信电源通常被称为通信系统的心脏，其工作不正常，将造成通信系统故障，甚至导致整个系统瘫痪。因此，为保证整个通信系统的畅通，节约人力成本和能源损耗，通信电源监控系统应运而生。通信电源监控系统对分布的通信电源设备和空调机房进行遥测、遥信和遥控，能实时监视和显示其运行参数，并自动监测和处理系统内各种设备的故障。鉴于国外发达国家通信电源监控系统的研发工作较早且产品成熟，我国相关研究工作通常是先借鉴国外的经验，然后研发具有自主知识产权的系统。其中，最关键的问题就是通信协议的破解。一般的破解思路是通过不断试探，截获通信信息，分析其规律性，进而推测得到通信协议，然后按此协议发送指令进行验证。这种方法具有一定的盲目性，工作量较大，而且具有一定的局限性。文中在破解美国Power-One通信电源监控系统时，以数据链路层通信协议的一般格式为指导，结合监控系统生成的各种文件，通过合理的逻辑推理和分析，破解通信规约和通信命令，并利用破解的通信命令直接对电源系统实施监控，实际验证其正确性。这种方法，准确性高、通用性强，而且节省时间和精力。1 通信协议解析1．1 解析思路通信协议(Communication Protoco1)是两个实体完成通信或服务所必须遵循的规则和约定。协议定义了数据单元使用的格式，信息单元应该包含的信息与含义，连接方式，信息发送和接收的时序，从而确保网络中数据顺利地传送到确定的地方。以下对Power-One通信电源监控系统所采用的通信协议进行破解。PowCom是一个基于Windows的通信软件，用于实现对Power-One的AC／DC电源变换系统的监控。破解时，运行上位机软件PowCom，并利用串口监听工具，截获Power-One通信电源监控系统上位机(PC)与下位机(即电源控制模块PCU)之间的通信信息，即捕获下行(PC→PCU)和上行(PCU→PC)数据帧。对于截获的上下行数据帧，首先根据高级数据链路控制规程HDLC帧结构如图1所示，推理出对通信协议的格式和各种功能命令；然后根据菜单界面和监控系统生成的各种文件，如配置文件(．pcg)、参数文件(．prm)、测试文件(．tst)和告警历史文件等，推理出各种功能命令中数据字段的格式。1．2 协议破解基于上述思路，就可以进行具体的解析。首先，将Power-One通信电源监控系统上位机(PC)通过串口Com1与PCU相连，运行上位机软件PowCom，选择通信(Communication)菜单下的菜单项端口设置(Port Setup)，选择COM1口，波特率9 600 bit·s-1，如图2所示，然后选择该菜单下的菜单项Direct直接通信(Communicat ion)实现与PCU连接如图3所示。注意，通信采用10 bit异步方式：起始位1 bit，数据位8 bit，停止位1bil，无校验，波特率9 600 bit·s-1，必须与PCU设置相同。依次选择PowCom各个菜单下的各种监控功能，包括通信(Communication)，如图3所示；监控(Supervision)，如图4所示；使用工具(Uti lities)，如图5所示，菜单下的各种监控功能。参照图1的一般格式，分析用SUDT SerialTrace Monitor截获的上下行数据帧，推断通信协议的格式如下：每个数据帧的第一个Byte均为FFH，由此推断为标志字段。最后一个Byte可能是校验和字段，经过计算，它是帧中其他字段的校验和。第2个Byte很显然是帧长字段。第3和第4个Byte在上下行数据帧中数值总是颠倒，初步推断为发送地址字段和接收地址字段，选择对不同整流模块进行监控操作，证明了上述推断，其中，上位机的地址始终为00H，下行接收地址为整流模块的地址。第5个Byte在下行数据帧时为01H，而在上行数据帧时为00H，推断为应答字段，即00H表示无须应答；01H表示必须应答。第6个Byte始终为01H，可能是结构控制字段。第7个Byte对每个监控功能而言都是惟一的，而在每对上下行数据帧中相同，故此推断为功能码或命令字字段。最后，第7个Byte与最后一个Byte之间的部分显然为数据字段，其长度为(帧长-8)。综合以上的分析推理结果，得到Power-One通信电源上下位机间通信协议的格式，如表1所示。其中，标志字段表示每一帧的开始，取值恒为FFH。帧长字段为帧中所有字段的字节数，取值范围为08H～FFH。发送地址和接收地址字段分别表示数据发送和接收者的地址，上位机监控系统地址始终为00H，整流模块的地址为01H～FFH。应答字段表示接受者是否需要对接收的数据进行回复：00H表示无须回复；01H表示必须回复。结构控制字段恒为01H。功能码字段为请求或响应数据帧的功能编码，取值范围为00H～FFH。数据字段为请求或应答数据，数据格式取决于具体的监控功能。校验和字段对帧中其他字段按字节计算的校验和，用于检测数据帧在传输中是否出现差错。在推断通信协议的同时，根据菜单功能与上下行数据帧的对应关系，可以解析出Power-One通信电源上下位机间的各种通信命令，如表2所示。1．3 数据字段解析在解析出表2中所列出的功能命令以后，下一步的工作就是解析出每一种命令数据字段的格式。这本来是一个耗时且繁琐的过程。但是，只要掌握文中的基本分析方法，特别是有效地利用监控系统生成的各种文件，最终能够获得令人满意的结果。1．3．1 设置日期／时间、日期／时间设置完成通过上位机PowCom菜单命令将日期和时间设置为2011年3月15日15时13分时，如图6所示，截获如下的设置日期／时间下行数据帧　　将数据字段与预设定的日期和时间比对后，推断数据字段的格式如表3所示.其中，YY为年份(0～99)；MM为月份(1～12)；DD为日(1～31)；hh为小时(0～23)；mm为分钟(0～59)，所有数据Byte以16进制表示。注意应答字段为01H，表示PCU必须回复。此时，截获到PCU回复如下的日期／时间设置完成数据帧，表示日期／时间设置成功。注意应答字段为00H，表示PC无须回复。FF 08 00 01 00 01 07 101．3．2 设置／更改密码、密码设置完成通过上位机PowCom菜单命令将密码设置或更改为8888时，如图7所示，截获如下的设置／更改密码下行数据帧　　显然，数据字段为密码数字的ASCII码，因为十进制0～9对应的ASCII码30H～39H。注意应答字段为01H，表示PCU必须回复。此时，截获到PCU回复如下的密码设置完成上行数据帧，表示密码设置成功。注意应答字段为00H，表示PC无须回复。FF 08 00 01 00 01 08 111．3．3 验证密码、密码确认当通过上位机PowCom菜单命令输入错误密码5678时，截获如下的验证密码下行数据帧注意应答字段为01H，表示PCU必须回复。此时截获到PCU回复如下的密码确认上行数据帧根据PowCom此时的显示界面如图8所示，推断数据字段00H表示密码错误。同样，应答字段为00H，表示PC无须回复。当通过上位机PowCom菜单命令输入正确的密码8888时，截获如下验证密码下行数据帧　　注意应答字段为01H，表示PCU必须回复。此时截获到PCU回复如下的密码确认(password confirmation)上行数据帧数据字段01H表示密码正确。同样，应答字段为00H，表示PC无须回复。1．3．4 其他对于其它数据帧的解析，只说明大致的解析方法和过程：在相关菜单运行相应的菜单项监控功能，将截获的数据帧与菜单项的参数、配置数据等进行比对，推断数据字段的格式。另外，在解析很多数据帧的数据字段时，参考了系统生成的相关文件。这样，既节省了大量的时间，又提高了推理的准确性。(1)借助于配置文件(．pcg)，解析了与配置相关的数据帧，如表2中序号33～36和39～44。(2)借助于参数文件(．prm)，解析了与参数相关的数据帧，如表2中序号1～6。(3)借助于测试文件(．tst)，解析了与测试相关的数据帧，如表2中序号7～12。(4)借助于告警历史文件，解析了与告警相关的数据帧，如表2中序号25～28。2 实际验证首先利用串口调试工具替代PowCom上位机软件，直接与下位机PCU通信；然后将以上解析得到的下行(PC→PCU)数据帧逐一经串口调试工具发出，检查PCU是否正确响应，返回正确的上行(PCU→PC)数据帧，并正确无误地完成监控工作。图9～图13分别是设置日期／时间、设置密码、请求系统信息、请求历史告警数据和请求系统信息的测试截图。测试截图显示，利用破解的通信命令可以直接与PCU通信，并正确地完成监控工作。以图9为例加以说明。PC通过串口测试工具向PCU发送设置日期／时间下行数据帧通过串口测试工具截获的PCU回复如下的日期／时间设置完成(date／time set)数据帧FF 08 00 01 00 01 07 10表明设置日期／时间(set date／time)下行数据帧格式正确，PCU能正确识别，并成功设置日期／时间。3 结束语基于数链层通信协议一般格式的破解方法，对于各种数链层通信协议的破解具有通用性。但是，文中的破解结果具有一定的局限性，原因是Power-One通信协议的格式和通信命令并不是开放的和通用的。尽管如此，对于通信电源的监控管理人员以及通信电源监控系统的设计人员仍具有一定的理论指导意义。破解是手段而不是目的，下一步的工作是在此基础上设计适合中国国情，而且适应通信电源发展的监控系统和通信协议。通信电源地理上的分散化，必然要求监控的分布式，而分布式电源监控系统必然要求通信协议的规范化和统一化。因此，研究工作的重点是我国通信电源分布式监控软件的设计和实现。

    时间：2019-03-27 关键词： 监控系统 电源技术解析 通信电源 power-one

  • 通信电源如何维护

    　　若电源系统不能输出规定电流，电压超出允许波动范围，杂音电压高于允许值时间并持续10s以上者均判定为系统故障。原交流系统中的电压、频率或波形畸变超出规定范围持续时间大于60s者均判定为故障。为此，要保证通信电源系统的可靠性，有条件的通信部门应尽量从两个不同的地方引入2路市电输入，并设置2路市电电能自动倒换装置；所用设备要选用可靠性高的高频开关整流设备，采用模块化、热插拔式结构以便于更换，并合理配置备份设备。任何新技术、新设备未经充分验证、试运行前均不得进入供电系统。供电方式要大力推广分散供电，使用同一种直流电压的通信设备采用两个以上的独立供电系统，这也是今后通信网络容量和规模不断扩大、各种新业引入的新要求。为了尽量缩短设备的平均故障修复时间，要经常分析运行参数，预测故障发生的时间并及时排除。还要提高技术维护水平，采用集中维护、远程遥信、遥测维护。　　实施集中监控管理是网络技术发展的必然趋势，是现代通信网的要求，也是企业减员增效的有效措施。各种电源设备要智能化、标准化，符合开放式通信协议。在实施过程中，三遥点的设置要合理，绝不是越多越好，要以可靠性、实用性为基本原则，宜简勿繁。在这一方面我站通过电源系统的遥信、遥测、远程集中维护等功能，在电源系统发生障碍时，由系统向维护人员自动发出寻呼信息，已经实现了电源无人值守。

    时间：2019-03-27 关键词： 电源技术解析 维护 通信电源

  • 通信电源电磁兼容性分析与测试

    1 引言为保证通信设备稳定可靠工作，电源在现代通信系统中的作用愈来愈重要。为此，国内外通信电源研发和制造者作出了积极努力，各种通信电源不断涌现，且趋向智能化，小型化、低功耗、高效率、长寿命，以满足通信和信息产业发展的需要。近年来，国内开始对通信电源的电磁兼容性提出一定要求，而欧美等工业发达国家已于90年代初期开始强制对电子产品及电气设备进行电磁兼容性能检测和改进，以减少电磁环境污染，保证电子设备正常可靠运转，保护人类良好生态环境。我国于80年代中期开始建立军用电磁兼容的测试手段，制定了相应标准。随着民用电子工业、信息产业的迅猛发展，为适应国际市场要求，90年代我国民用电磁兼容检测机构应运而生。到目前已基本建立了能适应国内外需求，满足不同行业技术标准要求的检测手段，为提高我国电子产品电磁兼容性能奠定了良好基础。通信电源作为通信电子产品的重要分支，其电磁兼容性能已引起国内外同行广泛关注，我国也制定了相应的技术标准。通信电源广泛用于通信网络，为保证通信设备、广播电视等系统可靠运行，提高通信电源的电磁兼容性能势在必行。2 通信电源电磁兼容标准及限值我国通信电源执行的电磁兼容标准基本参照了IEC61000系列、EN55022、EN50091-2:1996等国际和欧洲标准。我国对通信电源电磁兼容执行的标准有：GB9254-1998“信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法”YD/T983-1998“通信电源设备电磁兼容性限值及测量方法”GB/T14745-93“信息技术设备不间断电源通用技术条件”说明：国内外标准对高频开关电源、电磁兼容性的抗扰度及传导和辐射骚扰均给出了明确的技术要求和限制。对UPS不间断电源，目前我国的国标仅对小型UPS提出传导和辐射骚扰电压限值，抗扰度等级和判定准则尚未明确规定。近年来进口的国外大、中型UPS不间断电源在国外电磁兼容检测机构测试时执行的是EN50091-2:1995欧洲标准，在我国新的国标未制定之前，参照国际或欧洲标准进行检测是可行的，对大型（额定输出电流大于400A）UPS辐射骚扰场强技术要求和限值，欧洲EN标准正在做进一步的研讨修定，如提出采用30m距离法给定测量结果等，传导骚扰的限值也正在考虑中。测试中，UPS的工作状态应满足下列条件：（1）额定输入电压；（2）普通操作模式；（3）额定输出功率的线性负载。静电放电抗扰度测试依据标准：最低要求：3级判定准则：B类射频电磁场抗扰度测试依据标准：最低要求：2级判定准则：A类电快速瞬变脉冲群抗扰度测试依据标准：最低要求：2级判定准则：A类这项测试应该在所有电源线和长度超过3m的电池连接线上进行；对于I/O信号和控制信号电缆的测试电平要被2除。测试应使用耦合钳，最小持续时间为1分钟。浪涌（冲击）抗扰度测试正在考虑中（依据标准为IEC 801-5）低频信号抗扰度测试工作中的UPS应耐受电源线上的低频信号传导骚扰，依据的标准是IEC1000-2-2,其详细描述在标准的附录D中。3通信电源电磁兼容问题分析开关电源或UPS电源常出现电压输入端传导骚扰电压过大，达不到标准限值要求。其原因通常是电源输入端未加EMI滤波器，或滤波器性能不良，滤波频段选择不适当以及电路布线不合理，分布参数产生影响等导致传导骚扰电夺过大。若合理选择品质优良的滤波器，陷波器以及精心布线，会显着抑制电源输入端的骚扰电压。但应特别注意所选元器件的指标，尤其电感和电容器的过流、耐夺、绝缘性能，以避免降低电源输出功率、绝缘耐夺性能。开关电源辐射骚扰场强超过限值，通常是整流模内部高频开关部件，如高频变压器、控制器、晶振等屏蔽不良引起空间辐射。此外，机箱设计不合理，缝隙大、接触导电不良，散热孔与电磁波辐射波长相比过宽过大都会降低电源屏蔽性能。现代通信电源均采用微机控制，实现电源自动管理和遥控、遥信、遥测等功能。但微机控制器引起的辐射骚扰不容忽视，应加以取舍或采取相应措施。对于UPS电源输出电压端通常也应加装滤波器和铁氧体磁环，以抑制输出电压端的射频干扰。新产品研发时应特别注重电磁兼容指标，请电磁兼容专家和对策工程师设计有关电路和结构，并与电源工程师共同提出总体设计，避免后期整改所带来的经济损失。后期对产品电磁兼容性的整改成本会大大高于先期设计的投入。

    时间：2019-03-26 关键词： 电磁兼容性 电源技术解析 通信电源

  • 通信电源能效管理的几个办法

    数据中心作为信息技术应用的根本支撑，随着业务需求的变化而不断变革。特别是随着云计算的发展，数据中心的规模不断扩大，国家节能减排的要求越发严苛，数据中心提高运行效率、降低运营成本和节省能耗的需求日益明显，设备负载对于电源的压力越来越大。　　突破电气销售总监颜辉在接受笔者的采访时表示，“目前，通信机房的电源系统在可靠性、灵活性、节能性、可维护性等方面都面临着前所未有的挑战，提高数据中心电源能效、应对行业的高速发展成为迫切要求。”　　传统机房供电系统难堪重负　　云计算的发展对传统的数据中心的机房供电系统提出了巨大的挑战。云计算创新性的技术和应用，为运营商带来了向综合信息服务提供商转型的机遇，已成为通信行业的重点发展战略之一。作为保障数据中心不间断持续运行的重要IT基础设施，传统供电系统压力倍增。　　“云计算的兴起大大提高了设备运算密度，进而导致用电密度的迅速扩大。”颜辉介绍说，“供电系统、冷却系统、机房空间的需求相应增加，但对机房扩建、或者大规模改建的可行性非常小。这就是云计算给数据中心能源管理带来的重大挑战之一。”　　让电源管理智能化　　4G时代已经开启，数据流量的进一步增长对电信运营商通信机房建设的要求更不断提高，构建安全、绿色、智能的数据中心将是运营商持续关注的焦点。伴随着机房一体化的理念，电源作为通信机房所有设施可靠运作的最根本保障，电源的智能化管理和远程监控将成为机房科技创新的关键所在。　　建设新一代绿色数据中心的过程中，提高数据中心电能利用率，加强动力系统的安全性管理，这些需求都为电源智能管理和远程监控技术奠定了创新的基础。　　机房电源的智能化监控与管理可以充分保证电源系统的可靠性与可用性，便于设备的集中管理，降低管理成本，提高效率。特别是对于拥有多个分支机构，并且已经建成局域网环境的用户来说，实现对整个电源系统的集中监控将大大提高机房的科学维护水平。　　此外颜辉对笔者介绍，目前，核心机房大多装机密集，各类电源设备分布较散，很难实现集中管理，同时很多基站机房部署位置偏远，人工管理不便，而且一些机房的环境对人体健康有一定的影响，这些问题广泛存在。随着技术的成熟和需求的增加，机房电源的智能化与远程控制将逐步成为电源管理共同的诉求点。　　正是基于这些优势、问题与用户需求的结合，突破电气自主创新研发了智能PDU和远程PDU配电系统，实现了对整个用电系统的全面性、专业性、人性化的智能管理。　　智能PDU中增加了控制芯片，能够进行电源智能管理。通过对用电设备进行包括电流、电压、温湿度等数值的读取和分析，可以对用电设备的关断电、重启进行远程操作。既可提升机房的安全性，又可实现用电的科学管理，从而实现综合节能。　　远程PDU配电系统在智能PDU的基础上还表现出三大优势：在对负载进行动态监测的基础上，提供对负载的控制管理功能；系统更友好，实现更人性化的操作，易上手，降低对维护人员的要求；最主要的是能够兼容主流动环检测系统；设备并联功能也得到扩展，目前已实现16个PDU的并联。　　基于这些优势，配电管理技术的智能化能够直接从电源管理的末端降低能耗，并且能实现对设备的安全防护，大大提高电源能效。　　把握高压直流大趋势　　通信机房广泛使用UPS保障不间断供电已有很久，但同时各运营商与厂商对于高压直流电源的研究与探讨也经历了很长时间的磨炼。如今，高压直流电源已经走出实验室，逐渐进入了大规模应用的阶段。特别是在高压直流电源技术入选国家重点节能技术推广目录后，高压直流电源设备获得了国家的节能政策支持，更加广泛地被电信、金融、IT等各个领域所认可。　　高压直流电源目前已被公认具备节能效果良好、供电保障稳定性强、可维护性高、模块化设计使供电方式更灵活等优势，且对于运营商来说长期考虑投资回报比较高。　　在高压直流电源的选择方面，中国联通和中国电信采用了240V标准，而中国移动采用的是336V标准。各大运营商在数据机房与基站的建设中，特别是在云数据中心的建设中，对高压直流电源给予了充分的重视。　　突破电气在高压直流末端配电市场中已占得先机。凭借其成熟的产品解决方案与服务，在中国电信及其合建高压直流IDC中，突破电气获得七成以上的占有率。同时，2013年9月，广东移动对应用于云数据中心的336V高压直流电源系统进行招标，作为中标企业之一，突破电气的336V直流供电系统将参与到中国移动的首例规模试点项目。　　此外，记者了解到，中国电信在2013年的电源产品采购中，已大幅度缩减UPS采购量，全面转向高压直流电源，未来在新建IDC中，计划全部采用高压直流电源系统来保障供电。　　由此可见，推广高效、绿色节能的高压直流系统以进一步取代传统UPS已成为大势所趋。　　电源市场发展机遇正好　　在日前的“中国移动全球合作伙伴大会”上，中国移动董事长奚国华明确表示，中国移动将加快推进网络部署，计划在2014年底前部署50万个4G基站。中国联通也明确了3G向4G的演进路径，期望将联通“3G+4G”网络建设为覆盖最好的移动宽带网络。相信在未来各大运营商对于电源设备的集采需求与能效要求会不断提高，高压直流电源也将迎来前所未有的发展机遇。　　“4G为电源产业带来的机遇与挑战并存，还需要产业链上下游共同推动发展。”颜辉表示，“面对行业的高速发展，突破电气一方面在2014年将投资2亿人民币兴建一个占地面积8万平方米的新厂房，同时加大技术研发投入，将大大提高产能；另一方面，市场策略由产品端向方案端、服务端转型，更加靠近客户与合作伙伴，致力于为客户提供更加专业、及时、完善的服务。”

    时间：2019-03-21 关键词： 电源技术解析 通信电源 能效管理

  • 关于通信电源状况与展望

    　　电源技术的精髓是电能变换，即利用电能变化技术将市电或电池等一次电源变换成适用于各种用电对象的二次电源。其中，开关电源在电源技术中占有重要地位，从10kHz发展到高稳定度、大容量、小体积、开关频率达到兆赫兹级，开关电源的发展为高频变化提供了硬件基础，促进了现代电源技术的繁荣和发展。　　一、通信电源的发展现状　　(一)供电系统的现状　　通信电源是通信系统必不可少的重要组成部分，其设计目标是安全、可靠、高效、稳定、不间断地向通信设备提供能源。通信电源必须具备智能监控、无人值守和电池自动管理等功能，从而满足网络时代的需求。通信电源系统由交流配电、整流柜、直流配电和监控模块组成。　　(二)通信电源设备的更新换代　　近年来，随着技术的进步，特别是功率器的更新换代，新型电磁材料的不断使用，功率变换技术的不断改进，控制方法的不断进步，以及相关学科的技术不断融合，通信电源在系统的可靠性、稳定性，电磁兼容性，消除网侧电流谐波、提高电能利用率、降低损耗、提高系统的动态性能等等方面都取得长足的进步。　　(三)现行通信电源的电路模型和控制技术　　目前通信电源的变换电路拓扑结构主要采用双单端电路，半桥电路和全桥电路，各有优缺点。一般认为，在中、小功率场合，采用双单端电路或半桥电路是适宜的;在大功率场合则采用全桥变换电路。　　二、通信电源发展趋势　　(一)开关器件的发展趋势　　电源技术的精髓是电能变换，即利用电能变化技术将市电或电池等一次电源变换成适用于各种用电对象的二次电源。其中，开关电源在电源技术中占有重要地位，从10kHz发展到高稳定度、大容量、小体积、开关频率达到兆赫兹级，开关电源的发展为高频变化提供了硬件基础，促进了现代电源技术的繁荣和发展。　　(二)通信直流电源产品的技术发展市场需求发展　　在需求与技术的共同推动下，通信直流电源产品体现了如下的发展态势：　　体系架构相当长的一段时间内维持稳定。通信直流电源在相当长的时间内还是维持现有的交流配电、整流器模块(并联)、直流配电、监控单元、蓄电池等为主要组成部分的架构;功率变换模式也将维持现有的高频开关模式，暂时不会出现类似从线性电源到开关电源的阶跃性的变化。　　功率密度不断提高。通信一次电源的核心部件整流器的功率密度不断提高，推动了通信直流电源整机的功率密度不断提高，但配电器件、蓄电池等密度基本维持稳定，一定程度制约了整机系统的功率密度的提高比率。　　更高的可靠性。高可靠性是通信电源的最基本要求。随着器件技术、通信电源技术的成熟，以及各通信直流电源设备厂家在可靠性研究上大力投入，通信直流电源产品可靠性呈不断提高的趋势。　　按照TRIZ理论(“创造性解决问题的理论”的俄语缩略语)描述的技术系统发展进化规律，一般而言，技术的生命周期包含四个阶段：婴儿期、成长期、成熟期和衰退期，种种迹象表明，通信直流电源的核心技术，开关电源技术基本上开始步入成熟期：效率的提升变得缓慢和困难、而电源损耗不能大幅度降低限制了功率密度的进一步提高，未来几年甚至十几年内，通信直流电源产品将进入一个缓慢发展的阶段，直至有一天，一种新的电源变换技术出现，通信直流电源产品就会再出现一个阶跃性的发展，就像开关稳压技术替代线性稳压技术，给电源带来了革命性的变化。　　(三)通信用蓄电池技术研究的新进展　　通信用蓄电池作为通信系统后备的能源供应手段，其研制、生产和应用技术一直备受世界各国通信行业的重视。随着科技的发展和技术的不断进步，国外正在研制和试验新一代的通信用蓄电池，有的已经进入商用化阶段。这些新的蓄电池，由于其材料、结构和技术上的先进性，在性能上具有传统的VRLA电池无可比拟的优越性。　　1.钒电池(VanadiumRedoxBattery)。钒电池(VRB)是一种电解值可以流动的电池，目前正在逐步进入商用化阶段。　　2.燃料电池。燃料电池是一种化学电池，也是一种新型的发电装置，它所需的化学原料由外部供给，如氢氧燃料电池，只要外部供给氢和氧，经过内部电极、催化剂和碱性电解液的作用，就能产生0.9V电压的直流电能，同时产生大量的热能.　　3.电源监控系统的发展。随着互联网技术应用日益普及和信息处理技术的不断发展，通信系统从以前的单机或小局域系统逐渐发展至大局域网系统或广域网系统，大量人力、物力被投入到网络设备的管理和维护工作上。不过通信设施所处环境越来越复杂，人烟稀少、交通不便都会增大维护的难度，这对电源设备的监控管理提出了新的需求，保护通信互联网终端的电源设备必须具备数据处理和网络通信能力。此时，数字化技术就表现出了传统模拟技术无法实现的优势，数字化技术的发展逐步表现出传统模拟技术无法实现的优势.　　4.通信电源的环保要求。环保问题，一方面的指标是通信电源的电流谐波要符合要求，降低电源的输入谐波，不但可以改善电源对电网的负载特性，减少给电网带来严重污染的情况，还可减少对其他网络设备的谐波干扰。另一个重要方面，是材料的可循环利用和环境的无污染，这方面需要产品满足WEEE/ROHS指令。　　在通信电源开发、生产早期，人们主要集中研究电源的输出特性，较少考虑到电源的输入特性。例如：传统的在线式电源输入AC/DC部分通常采用桥式整流滤波电路，其输入电流呈脉冲状，导通角约为π/3，波峰因数大于纯电阻负载的1.4倍。这些谐波电流大的电源给电网带来了严重的污染，使电网波形失真，实际负荷能力降低，对于三相四线制的电网来说，还很有可能因中性线电流过大而出现不安全隐患。

    时间：2019-03-07 关键词： 电源技术解析 通信电源

  • Vishay推出用于通信电源的170V TMBS 整流器

    　　日前，宣布，推出9款采用功率、和TO-3PW封装的170V器件，丰富和扩大了TMBS® MOS势垒肖特基系列。这些器件定位于应用，电流等级从10A至80A，在30A下的典型正向压降为0.65V。　　新器件采用一种双中心抽头的配置形式，包括10A V10170C和VB10170C，40A V40170C、VB40170C和V40170PW，60A V60170G、VB60170G和V60170PW，以及80A V80170PW。　　所有9款器件的最高结温为175℃。另外，封装的器件的潮湿敏感度等级为1，采用和TO-3PW封装的器件的最高焊浴温度为275℃，符合JEDEC JS709A的无卤素规定。　　新款170V TMBS现可提供样品，并已实现量产，大宗订货的供货周期为八周。

    时间：2018-12-11 关键词： Vishay 整流器 通信电源 tmbs 总线与接口

  • 一种通信电源监控系统组网方案的设计

    一种通信电源监控系统组网方案的设计

    1　引言 《通信电源和空调集中监控系统技术要求》中规定监控系统在结构上是一个多级的分布式计算机监控网络[2],一般可分为三级,即监控中心（SC—Supervision Center）、监控站（SS—Supervision Station）和监控单元（SU—Supervision Unit）。对于通信电源监控系统来说，没有必要设置监控中心，因此可以简化为两级集散式结构，由上位机和下位机组成[1-2]。 2　通信电源监控系统组网方案探讨 通信电源监控系统的组网目前主要可以考虑采用以下几种方案： 第一种是目前仍然广泛使用的主从式总线网络，这种网络结构以上位机为中心，通过RS485或RS422接口将各种具有通信功能的下位机连接起来，采用查询方式来实现遥测、遥信和遥控功能，下位机与智能设备之间则可以采用点对点的串行通信（RS232）。这种结构的优点是可以十分方便的实现小规模监控系统，缺点是组网受到通信距离的限制。 第二种是现场总线网络，它放弃了传统的主从式网络结构，实现了真正意义上的全分布式结构，使得每一个下位机都可以当作网络中一个对等的节点。同时它还提供了到上一层网络的接口，可以方便的接入SCADA系统，实现远程通信及远程下载功能。其缺点是在与计算机互联时，还需要专门的网关，而且标准众多，难以普及。 第三种是以太网网络，随着计算机技术的发展，目前在有些通信电源监控系统中应用了以太网技术。这里的以太网是指由下位机和上位机直接通过以太网互连而生成的对等网络，在这种结构中，不仅下位机之间是对等的，而且计算机作为 “上位机”的概念也变得非常模糊。与前两种方案相比较而言，它具有较高的速度，但其缺点是造价不菲，难以适用于通信电源监控系统。 通过上述分析可以看出，传统的主从式网络最适合于通信电源监控系统的组网，但由于受到距离限制，因此必须加以改进。本系统利用现有的PSTN网解决了这一问题，即下位机与上位机之间的通信通过PSTN网实现，下位机与智能设备之间的通信则通过RS485构成主从式网络实现。 3　通信模块硬件电路设计 下位机作为直接面向设备的从机需要与上位机进行远程通信，同时下位机还要作为主机与各种智能设备通信。因此在本系统中同时采用了RS232和RS485 两种通信方式，其中下位机与上位机之间的通信通过RS232接入PSTN网实现，完成获取参数、传输数据以及远程报警等功能；下位机与各种智能设备之间的通信则通过RS485组网实现，获取数据及其工作状态[4]。 在本系统中，通信模块采用了单独的微处理器DS80C320，它在普通单片机基础上为P1口也定义了第二功能，从而拥有四个全双工串行通信口、六个外部中断、三个定时/计数器，而且在指令上与8051完全兼容，对于监控系统的通信单元来说十分适用。 3.1 下位机与上位机之间的通信 下位机与上位机之间的通信采用了PSTN网作为媒介，可以通过以下三种方案实现：第一种方案是采用专用Modem芯片，将Modem的功能直接在下位机中实现；第二种方案是扩展一个类似PCI或ISA的插槽，通过内置Modem连至PSTN网；第三种是扩展一个标准的全双工RS232通信接口，通过外置 Modem连至PSTN网。以上三种方案中，第一种方案具有成本低、便于集成化设计的优点，但缺点是软硬件的设计较为复杂，系统可靠性不高；第二种方案与内置Modem和扩展槽的硬件设计密切相关，不利于维护和升级；第三种方案具有通用性好、可靠性高、维护方便的优点，因此在本系统中采用第三种方案来实现下位机与上位机之间的通信。其具体实现电路如图1所示： 图1　DS80C320与Modem硬件接口图图1中，8251是通用同步/异步收发器，它具有独立的接收器和发送器，通过编程可以以单工、半双工或全双工的方式进行通信。同时它还提供了多个控制信号，可以方便的实现与Modem之间的互联。由DS80C320的ALE、、组合产生2MHz脉冲作为8251的时钟信号，同时这一脉冲经过CD4024组成的分频器进行64分频后作为8251的接收、发送时钟。8251的片选信号 与地址译码器74LS138的 相连，控制/数据端接地址线A0，因此，8251的控制字寄存器和状态字寄存器的地址为BFFFH，数据缓冲地址为BFFEH。RXD和TXD完成数据的接收和发送，其他控制信号完成单片机与Modem之间的状态控制和检测：振铃指示信号RI经电平转换以后接至DS80C320的外部中断；载波检测信号CD经电平转换以后接至DS80C320的P1.1。当上位机拨号呼叫下位机时，振铃指示信号RI产生振铃，作为外部中断源产生中断，通信处理器复位P1.1输出有效DTR信号，摘机进入应答通信状态。 3.2 下位机与智能设备之间的通信 下位机与智能设备之间采用RS485主从式通信。RS485采用平衡发送和差分接收的方式来实现通信，具有很强的抗共模干扰能力，传输距离在10Kbps传输速率下可达1.2公里。其具体实现方案如图2所示。 图2　RS485通信的整体实现方案在采用这种通信方案时应注意以下几点： （1） 在总线末端应接一个匹配电阻，吸收总线上的反射信号，消除信号传输中的毛刺，保证信号纯度； （2）当总线上无信号传输时，处于悬浮状态，易受到干扰。因此应在差分信号的正、反端之间，正端与电源之间，反端与地之间各串接一个10K电阻，这样一来，当总线上无信号传输时，正端电平约为3.3V，负端电平约为1.7V，此时即使有干扰信号，也很难产生串行通信的起始信号“0”； （3）由于RS485是一种半双工的通信方式，发送和接收共用一条通道，本系统采用MAX485对其进行扩展，接收、转换功能由和DE控制，因此必须采用处理器的一根口线控制其工作方式。由于单片机复位时，各端口均为高电平，因此在连接时必须注意将该口线与DE相连，其反向信号与相连，以保证系统复位时，主从机都处于接收状态。 4 通信模块软件设计 4.1 上位机与下位机通信流程 上位机与下位机之间的通信包括上位机主动呼叫、下位机响应呼叫和下位机报警呼叫、上位机响应呼叫两种情况，其软件流程分别如图3、图4所示（只给出了下位机部分的程序流程）。 4.2 下位机与智能设备通信流程 由于RS485是半双工的通信方式，发送和接收均由同一器件和同一通道完成，因此控制信号高低电平的转换十分关键。本系统将单片机的发送中断标志TI和接收中断标志RI作为切换的参考，但此时必须注意应保证控制端 、DE的信号有效脉宽大于发送或接收一帧信号的长度。其具体的软件流程如图5所示。 图5　本地通信程序框图5　实验结果 以交、直流电压为例给出该监控系统测试结果（测试用标准表为ESCORT3155A；测试环境温度均为180C）。直流电压信号测试结果如表1所示；交流电压测试结果（以A相交流输入为例）如表2所示。 从以上实验结果可以看出，系统具有较高的测量精度，完全可以满足《通信电源和空调集中监控系统技术要求》中的规定。 6　结束语 文章首先对通信电源监控系统目前存在的几种主要组网方案进行了分析，得出了传统的主从式网络优于其它组网方案而更适合于通信电源监控系统组网的结论，并针对传统的主从式网络受距离限制的缺点提出了一种改进方案。实践证明该改进方案对于目前已相当普遍的通信电源监控系统十分适用，基于该组网方案的通信电源监控系统具有采集精度高、成本低廉、便于升级等优点。 参考文献： [1] YDN023—1996.通信电源和空调集中监控系统技术要求及通信协议[S]. [2] 刘希禹.通信电源与空调及环境集中监控系统[Ｍ].北京：人民邮电出版社，1999. [3] 马明建，数据采集与处理技术[M]. 西安：西安交通大学出版社，2000. [4] 曹保根，主从式RS485应用系统的设计与调式[J]，电子技术2000，NO.2.

    时间：2018-12-07 关键词： 微处理器 监控系统 电源技术解析 通信电源

  • 通信电源监控系统中蓄电池监控模块的设计

    通信电源监控系统中蓄电池监控模块的设计

    1 引言 在本地用通信电源监控系统中，蓄电池监控模块是一个相对独立的单元，拥有自己的处理器单元和数据采集单元。因此，它既能作为本地用通信电源监控系统的一部分使用，同时加以简单扩展就可以成为单独使用的蓄电池在线检测仪。本文详细介绍了一套具有两级集散式系统结构的本地用通信电源集中监控系统中蓄电池监控模块的设计。 2 蓄电池监控单元的整体实现方案 蓄电池监控一直是国内外研究的热点和难点问题，在本系统中，蓄电池监控单元主要完成以下几方面的功能：剩余容量的在线检测、均/浮充方式转换、单体端电压测试及落后电池检出、电池体温度测试等等 。其总体实现如图1所示。 图1　蓄电池监控单元的整体硬件结构处理器模块是蓄电池监控单元的核心，在这里我们采用了ATMEL公司最新的RISC高性能单片机AT90S8515及大容量8KB的FLASH ROM，不但保证了对大量数据进行高速分析处理，而且实现了对数据的保存查询。 在数据采集模块中，由于蓄电池监控单元中需要处理的数据对精度均有特殊的要求，（比如对蓄电池内阻的测量通常为mΩ级，且必须有足够的位数），同时由于蓄电池内阻、电压均为缓慢变化的低时变信号，因此我们采用了16位的Σ-Δ型A/D转换器AD7715，它具有自动校零、量程自动校准的功能，从而可以保证很高的测量精度，而且具有SPI接口，可以方便的与单片机接口。 蓄电池监控单元中设有RS485的通信接口，与前端机主处理器之间以通信的形势交换数据。因此在本系统中蓄电池监控模块实际是作为一个智能设备与主监控模块联系的。下面分别对内阻检测模块、单体电压测试模块、单体温度测试模块进行详细的介绍。由于电流测试模块与主处理单元的直流数据采集与处理类似，在此不再赘述。 3 蓄电池剩余容量的在线检测 蓄电池的剩余容量是用户最为关心的一个问题，它与整个供电系统的可靠性密切相关，蓄电池剩余电量越高，则系统可靠性越高，否则反之。因此如何能够在既不消耗蓄电池能量又不影响用电设备的正常工作的情况下，实时的在线监测蓄电池的剩余电量，将有重要的实际意义。 蓄电池是个复杂的电化学系统，它在不同负载条件下运行时，蓄电池实际可供释放的电量也不同。随着蓄电池使用时间的增加，其实际可释放的电量也将下降。过去，常依据蓄电池的端电压来判断蓄电池的好坏和其剩余电量的多少，但该方法有很大的局限性。随着电池老化，其端电压变化不明显。因此，利用端电压的变化来推算其剩余电量有一定困难，误差较大。 3.1 几种常用的剩余电量预测方法 目前预测蓄电池剩余电量的方案最有代表性的有如下几种 ： （1）密度法：蓄电池剩余电量和其内部电解液密度密切相关，电解液密度由硫酸铅、氧化铅和铅三者决定。通过测量电解液的密度值，即可间接推算其剩余电量。但在电池使用后期，随着正负极板的腐蚀、断筋，上述三种物质的比例跟电池制造时的配制比例发生较大差异，从而导致用密度值推算剩余电量不再准确。同时由于目前的通信电源系统中大多采用的是阀控式铅酸蓄电池，这一方法难以应用。 （2）开路电压法：上面已提到，蓄电池的荷电程度跟蓄电池电解液密度密切相关，而 N.RST方程描述了电解液与电池电动势的关系。因此，通过测量蓄电池的开路电压，就可以推算出蓄电池的剩余电量。其缺点在于随着电池老化、剩余电量下降时，开路电压变化不明显，因此也就无法准确预测剩余电量。另外开路电压是电池无载时的稳态电压，因此只能在电池静置时方可测量，不适合实时在线测量。 （3）定时放电法：通过对蓄电池施加一负载，计算单位时间内的电池端电压变化率，根据变化率的大小推算剩余电量，变化量小意味着剩余电量大，否则反之。为了实现在线测量，缩短测量时间，需要对蓄电池大电流放电，而大电流放电对蓄电池将会产生严重损伤，严重影响电池的使用寿命。 （4）内阻法：研究表明，电池的内阻与荷电程度之间有较高的相关性，美国GNB公司曾对容量由200~1000安.时，电池组电压由18~360V的近五百个VRLA电池进行了测试，实验结果表明，内阻与电池容量的相关性非常好，相关系数可以达到88%。因此，通过测量电池内阻可较准确地预测其剩余电量。蓄电池完全充电（充满）和完全放电（放完）时，其内阻相差2~4倍左右。随着电池充电过程的进行，内阻逐步减小；随着放电过程的进行，内阻逐步增大。另外，随着电池老化，其内阻也逐渐增大，其剩余电量也随之下降。蓄电池内阻与剩余电量的关系曲线如图2所示。 图2 蓄电池内阻与剩余电量的关系曲线由于蓄电池完全充电和完全放电时内阻变化率比电池端电压变化率（端电压变化率约为30%~40%）要大得多，故用测量蓄电池内阻来预测其剩余电量，要比开路电压法精确得多。内阻法的优点在于对在线使用的蓄电池来说，此方法对系统影响最小，并可在电池的整个使用期内精确测量。 通过以上几种测量方法的介绍及比较，不难看出内阻法最适合于密封蓄电池剩余电量的在线测量，因此，本系统采用了内阻法测量剩余容量。 3.2 内阻法预测剩余电量的实施方案 内阻法预测剩余电量的具体实施方法是：首先将蓄电池充满电（以2V蓄电池为例，充电至2.35V，浮冲电流至10mA），然后以0.1C的放电率对电池放电，记录下放电过程中内阻与电量的大小。当蓄电池放电完毕后（2V蓄电池放电至1.75V）即可获得完整的放电曲线，即剩余电量与蓄电池内阻之间的关系。将此曲线存入EPROM中，在以后测试同型号同规格的电池时，单片机根据在线测到的电池内阻值，通过查表计算，得出其剩余电量值。因此，此种方法的关键在于如何在线测得蓄电池的内阻，其测量原理如下：在蓄电池两端施加一恒定的交流音频电流源Is，然后检测电池端电压Vo以及Is和Vo两者之间的夹角 θ。显然三者之间的关系为 ，以及 ，R即为我们所要获取的电池内阻值。其具体实现方案如图3所示： 图3　内阻法预测剩余电量的实现其中300Hz信号发生电路由14位二进制串行计数/分频器CD4060以及低通滤波电路组成，具体电路如图4所示。恒流功放部分采用功率可达4W的音频功率放大器，具体的使用可参见文献[3]。 图4　300Hz信号发生电路4 蓄电池单体电压的测量 《通信电源与空调集中监控系统的技术要求》中规定蓄电池检测装置必须测量每只蓄电池的单体电压。由于蓄电池串联起来为通信设备供电，每只蓄电池对地的电位都不相同，其最高的共模电压可达60V，对于一般的多路模拟开关、A/D转换器来说，难以承受。因此，要对其进行测试，首先必须对浮地信号做共地处理或采取隔离措施。传统的比较成熟的测试方法是用继电器和大的电解电容做隔离处理，基本原理如图5 所示。 图5　传统的单体电压测试方法其基本的测试原理是：首先将继电器闭合到A区，对电解电容充电；等到需要测该蓄电池的电压时，把继电器闭合到B区，将电解电容和蓄电池隔离开来，由于电解电容保持有该蓄电池的电压信号，因此，测试部分只需测电解电容上的电压，即可得到相应的蓄电池电压。这种方法无需采用线性光隔离等比较昂贵的器件，具有原理简单、造价低的优点。但是由于继电器存在着机械动作慢，使用寿命低等缺陷，实践证明，根据这一原理实现的检测装置在速度、使用寿命、工作的可靠性方面都难以令人满意。 4.1 硬件直接相减的方法的实现 硬件直接相减法的思想来源于数学上减法的概念。试想，如果用高差模增益的运放将蓄电池上的高电位按比例压缩，即：首先将n号蓄电池的高端电位按照Rn1/Rn2的比例压缩至模拟电子开关可以承受的程度，测量得到压缩后的电压值，然后由软件将压缩系数乘回去，即可得到n号蓄电池的高端电位,同理可得到第n号蓄电池的低端电位，然后通过软件将两者相减，即可得到第n号蓄电池的单体电压。从理论上分析这种方法是可行的，但在实际中却难以实现。比如，40V的电位，通过测试精度为0.1%的测试系统，其绝对误差为±40mv，而38V的电位，通过同样测试精度的系统，其绝对误差为±38mv，两者之间的绝对误差累积为±78mv，显然，其相对误差可达到8%，这远远难以达到通信电源监控系统中的要求。因此，这种减法器的方法在工程上是不可能实现的，但其思想却十分具有参考价值：如果能够解决误差的连续累积问题，就有可能得到满意精度的测量结果。为此我们用两片高差模增益放大器设计了一种硬件直接相减的电路，其原理电路如图6所示。 图6　采用硬件直接相减法测量单体电压的电路图6中，ICL7650是差模增益高达105/mV的运算放大器，从而能够保证运算放大器的同相输入端和反相输入端的电位相等，都等于地电位。Rnp为保证运算放大器工作的平衡电阻。Vna为n号蓄电池的高端电位，Vnb为n号蓄电池的低端电位。 其基本原理如下：运算放大器A构成了一个反向放大器，即： （1） 运算放大器B构成一个加法器，即： （2） 由式（2）可以看出，只要合理的选择Rn1、Rn2、Rn3、Rn4和Rn5的阻值，使其满足条件： ，即 （3） 则式（2）可以化为： （4） 从而实现了硬件的直接相减，避免了误差的累积。 4.2 元件参数的选择 通信用蓄电池通常由24节单体电压为2V的蓄电池组构成。其最高的共模电压可达60V左右，要将其移到2V左右的对地电压，并保证运算放大器的工作安全性。因此 的值选择在25~35之间比较合适，考虑到电阻的热稳定性等其他因素，在这里我们选择Rn2、Rn3的电阻值为1.5kΩ,Rn1、Rn4和Rn5选择为50kΩ,同时由于在这个数量级的电阻难以保证较高的精度，因此应加入5kΩ的电位计加以调整。 5 蓄电池单体温度的测量 蓄电池体的温度是VRLA蓄电池的重要标志参数，对于蓄电池的剩余容量、工作寿命都有着重要的影响。蓄电池体温度的测量我们采用了Dallas公司的数字式温度传感器DS1620，它具有测温范围宽、读数稳定、与单片机接口方便等优点，其测温分辨率可达到0.50C,如果经过软件调整，还可以达到更高的精度0.10C，对于蓄电池单体电池温度的测量来说，十分适用。DS1620的结构及其测温原理可参考文献[6]，在此不再作具体的详述。下文仅对软件实现0.10C精度的方法加以说明。 5.1 测温原理的进一步分析 要获得较高的测温方案，除了需要知道由DS1620直接读取的温度值以外，还必须知道该温度下计数器的值和该温度下每增加10C的计数值，后者可以从非线性累加器读入。非线性累加器电路用以补偿温度振荡器的非线性作用，它有助于获得较高的测温精度。 用单片机控制DS1620，将经过修正的温度直接读取值转换为十进制数（以0.50C为单位），记为temp_read。同时，读取计数门关闭后保存在计数器中的值，记为count_remain.然后读取非线性累加器中的值，作为该温度下每摄氏度的计数值，记为count_per_c。以上几个参数确定以后，可以用下式计算得到精度为0.10C的实际温度T，即： （5） 5.2 软件方法实现0.10C的测温分辨率 根据以上的分析，通过软件编程，即可用单片机控制DS1620实现0.10C的测温分辨率，其软件流程图如图7所示。 图7　实现0.10C的测温分辨率程序流程其具体的实现过程如下： （1） 发送“写配置”指令初始化DS1620，将其设置为单次温度转换方式以及处理器控制状态，指令为0CH、03H； （2） 发“开始转化”指令（EEH）； （3） 发“读配置”指令，读取状态寄存器数据。重复该指令直到DONE位为“1”，这意味着温度转换已经完成； （4） 发“读取温度”指令，从温度寄存器读取数据并转换为整数temp_read； （5） 发“读计数器”指令，从计数器读取9比特值，即count_remain； （6） 将非线性累加器中的值读入计数器，此时外部单元与DS1620无数据交换； （7） 重发“读计数器”指令，读取此时计数器的值，即count_per_c； （8） 由公式（5-10）计算得到精确的温度值。 6 实验结果 在以下实验结果中，各种电量的测试采用的标准源及检定装置为ST-9020电能表现场检测仪（0.01）级；测试用蓄电池为南都公司的GFM200，并将其在额定负载情况下以0.1C的放电率恒流放电所得到的容量作为标准容量；测试环境温度均为240C。蓄电池剩余容量测试结果如表1所示；蓄电池单体电压测试结果如表2所示。 表1　蓄电池剩余容量测试结果表2　蓄电池单体电压测试结果从以上的测试结果可以看出系统具有较高的测量精度，完全可以满足《通信电源和空调集中监控系统技术要求》中的规定。从而证明了本文所提出的本地用通信电源集中监控系统中蓄电池监控模块设计方案的可行性，具有工程实用价值。 参考文献 [1] 郑伟，通信用蓄电池监测系统的实现方法[J]，南京邮电学院学报，1997，3. [2] 高明裕，蓄电池剩余容量在线测试[J]，电测与仪表，2000，9. [3] 李广第，单片机基础[Ｍ]，北京航空航天大学出版社，1996. [4] YDN023—1996，通信电源和空调集中监控系统技术要求及通信协议[S]. [5] 刘希禹，通信电源与空调及环境集中监控系统[Ｍ]，北京人民邮电出版社，1999. [6] 陈汝全，电子技术常用器件应用手册[J]，北京机械工业出版社，2001.

    时间：2018-12-07 关键词： 电源技术解析 通信电源 集中监控 vrla蓄电池

  • 通信电源监控系统模拟量采集模块的设计

    通信电源监控系统模拟量采集模块的设计

    1 引言 通信电源通常被称为通信系统的心脏，其工作不正常，将会造成通信系统故障，甚至导致整个系统瘫痪。美国APC公司的一项调查结果表明，大约有75%以上的通信系统故障都是由于电源设备故障或者是电源设备不符和技术条件而引起的。同时随着通信电源向小型化、模块化发展、供电方式由集中供电向分散供电转变，以往的人工监控模式难以适应，从而使得可靠性更加难以保障。为此，我们研制了一套本地用通信电源监控系统，该系统采用模块化、通用化设计，从而具有较高商业价值和研究意义。 按照模块化的要求，系统共分为微处理器及外设模块、模拟量采集模块、开关量采集模块、控制量输出模块、人机接口模块、声光报警模块、通信模块以及辅助电源模块。在本地用通信电源监控系统中，模拟量采集模块设计得好坏将直接影响上位机乃至整个监控系统的性能。本文详细介绍了这套具有两级集散式系统结构的本地用通信电源集中监控系统中模拟量采集模块的设计。 2 模拟量采集模块的设计 模拟量采集模块的设计主要包括信号预调理电路设计、量程在线转换电路设计以及模数转换主电路的设计。 2.1信号预调理电路 信号预调理电路的作用在于将不同范围的电压、电流信号转换为模拟开关和模数转换器所要求范围的电压信号。针对不同的信号必须采用相应的预调理电路，图1(a)~(d)分别给出了交流电压、电流与直流电压、电流信号的预调理电路。 其中交流电压、电流信号调理部分均采用了电流型的互感器，被测的电压信号通过PT和CT后转变为毫安级的小电流信号，由取样电阻和滤波电路转换成相应的电压后送入A/D转换器。直流电压的调理电路采用了带负反馈的光隔放大电路，主要由两个普通光耦、两个运放以及外围阻容元件实现。两个光耦中，一个用作输出，另一个用作反馈以补偿发光二极管时间、温度特性的非线性。直流电流的调理采用了霍尔传感器，同时为了调整方便，将霍尔传感器的输出经过电阻分压以后，通过两级反向放大后送入A/D转换器。 2.2量程在线转换电路 在通信电源监控系统中，由于所要处理的信号十分复杂，电平高低相差很大。因此，如何实现测量量程的在线转换，一直是人们所关注的问题。通常的转换方法是采用程控增益放大器，或者是多路输入的形式，这必然以增加电路的复杂性和降低可靠性作为代价。本系统中采用了数字电位计X9241来实现测量量程的在线转换。XICOR公司的X9241内部集成了四个非易失性 E2POT。其中每一个E2POT包含有63个电阻单元，一个滑动端计数寄存器（WCR）和四个可以由用户读出和写入的8位数据寄存器。滑动端计数寄存器的内容用来控制滑动端在电阻阵列中的位置，并且可以和数据寄存器之间进行双向的数据传输。其具体的通信规约和时序可参见参考文献[1]。 由于本系统所采用的主处理器MC68332没有I2C接口部件，与X9241的互联很不方便。但是通过时序分析发现，可以通过通用I/O总线和一个定时器来模拟I2C总线的功能，即采用处理器的两根口线分别作为SDA和SCL总线，通过内部定时器产生所需要的时钟。具体电路连接电路如图2所示。 图2　测量量程在线转换电路从理论上讲，利用数字电位计可以实现任意量程的转换。但由于模数转换器精度的限制以及通信电源监控系统高实时性的要求，选取过多的转换点反而会收到事倍功半的效果。通过试验发现，只需要1：1，1：2，1：5，1：10，1：20，和1：50六种量程就可以保证输入信号在模数转换器的2/3量程附近，因此，在这里巧妙的利用了滑动端计数寄存器和数据寄存器之间的双向数据传输功能，实现上述六种量程在线转换。具体的实现方法是：在两个E2POT的R0中存储值为01H，由于上电复位时滑动端计数寄存器会自动装入R0中的值，因此初始化时，放大器为一跟随器，当需要测量微弱电流时，根据初次采集得到的值，与事先设定的参考值进行比较，选择合适的量程进行放大后重新采集。从第六章的实验结果可以看出，在采用这一技术之后，数据采集的精度有了较大的提高。但同时在试验中也发现，这一电路有时会在输出端产生振荡，造成输出波形失真，解决方法是在放大器输入和反馈端串联两个电阻，增加其到输入端的衰减通道。 2.3模数转换主电路 在模数转换部分，根据系统采样精度和速度的要求，我们采用了AD公司的高速模数转换ADS774。它是一种采用CMOS技术的低功耗、高采样速度的12 位模数转换器，从模拟量输入到转换结束的时间为8.5us,采样频率可达117kHz，而且具有内部的采样和保持电路，其自身就是一个完备的数据采集系统。ADS774的具体工作时序和工作原理可参见文献[1]，在此不再赘述。模数转换的主电路如图3所示。 图3　模数转换的主电路系统采用了硬件直接控制模数转换器转换频率的策略，其目的是为了确保同步采样的精确实现，同时为实时多任务操作系统的实现提供时间基准。其实现过程如下：首先由1.8432MHz的钟振提供精确的方波信号，该方波信号经过CD4040计数器后输出两路分频信号，一路为Q12输出，另一路为Q11输出。然后将这两路信号相与后的输出接至CD4040的复位端，从而在CD4040的Q12引脚即可得到一个3072分频的矩形波（占空比为1/2），将其作为模数转换器的控制频率，同时送入单片机的外部中断。最后输出的 信号频率为1.8432×106÷3072=600Hz，即周期为1.667ms，对于工频信号来说，等效于每个周期采样12个点。 模数转换电路的工作过程如下：由采样频率控制电路产生的600Hz矩形波信号被送至模数转换器的脚，由它来精确控制A/D转换器的工作频率。主处理器通过检测ADS774的STATUS的电平来判断模数转换是否结束，当STATUS输出低电平时，表明正在进行转换，当STATUS输出高电平时，表明转换过程已经结束，可以读取数据。 3 实验结果及结论 以直流电压和直流电流信号测试结果为例，给出测试结果如表1、2所示。 从实验结果可以看出，这套采用了本文所提出的模拟量采集模块设计方案的通信电源监控系统完全可以满足《通信电源和空调集中监控系统技术要求》中的规定。本产品已研制成功并投入使用，实践证明，本系统具有采集精度高、成本低廉、便于升级的优点，对于目前已相当普遍的本地用通信电源系统十分适用。 参考文献： [1] 陈汝全.电子技术常用器件应用手册[J].北京：机械工业出版社，2001. [2] YDN023—1996.通信电源和空调集中监控系统技术要求及通信协议[S]. [3] 刘希禹.通信电源与空调及环境集中监控系统[Ｍ].北京：人民邮电出版社，1999.

    时间：2018-12-06 关键词： 监控系统 电源技术解析 通信电源 模拟量

  • 同步整流技术在通信电源模块中的应用

    同步整流技术概述 现今电力电子技术在电源模块中发展的趋势是低电压、大电流。使得在次级整流电路中选用同步整流技术成为一种高效、低损耗的方法。由于功率MOSFET的导通电阻很低，能提高电源效率，所以在采用隔离Buck电路的DC/DC变换器中已开始形成产品。同步整流技术原理示意图见图1。 同步整流技术是通过控制功率MOSFET的驱动电路，来利用功率MOSFET实现整流功能的技术。一般驱动频率固定，可达200kHz以上，门极驱动可以采用交叉耦合(Cross-coupled)或外加驱动信号配合死区时间控制实现。 同步整流技术的应用 同步整流技术出现较早，但早期的技术很难转换为产品，这是由于当时 1)驱动技术不成熟，可靠性不高，现在技术已逐步成熟，出现了专用同步整流驱动芯片，如IR1176等； 2)专用配套的低导通电阻功率MOSFET还未投放市场； 3)还未采用MOSFET并联肖特基二极管以降低寄生二极管的导通损耗； 4)在产品设计中没有解决分布电感对MOSFET开关损耗的影响。 经过这几年的发展，同步整流技术已经成熟，由于开发成本的原因，目前只在技术含量较高的通信电源模块中得到应用。如Synqor，Tyco，EriCSSon等公司都推出了采用同步整流技术的产品。 现在的电源模块仍主要应用在通信系统中，随着通信技术的发展，通信芯片所需的电压逐步降低，5V和3.3V早已成为主流，正向2.5V、1.5V甚至更低的方向发展。通信设备的集成度不断提高，分布式电源系统中单机功率不断增加，输出电流从早期的10-20A到现在的30-60A，并有不断增大的趋势，同时要求体积要不断减小。这就为同步整流技术提供了广泛的应用需求。 同步整流技术与传统技术的对比 在传统的次级整流电路中，肖特基二极管是低电压、大电流应用的首选。其导通压降大于0.4V，但当通信电源模块的输出电压随着通信技术发展而逐步降低时，采用肖特基二极管的电源模块效率损失惊人，在输出电压为5V时，效率可达85%左右，在输出电压为3.3V时，效率降为80%，1.5V输出时只有65%，应用已不现实。 在低输出电压应用中，同步整流技术有明显优势。功率MOSFET导通电流能力强，可以达到60A以上。采用同步整流技术后，次级整流的电压降等于MOSFET的导通压降，由MOSFET的导通电阻决定，而且控制技术的进步也降低了MOSFET的开关损耗。在过去三年中，用于同步整流的MOSFET工艺取得了突破性的进展，导通电阻下降到了原来的1/5。现在，采用经过特殊工艺处理的MOSFET，能达到非常低的导通电阻，如IR公司的产品IRHSNA57064，当通导电流为45A时，其导通电阻仅为5.6mΩ，并且都已批量生产。 同步整流技术提高了次级整流效率，使生产低电压、大电流、小体积的通信电源模块成为现实。如Synqor公司的Tera系列为标准半砖模块(2.3英寸x2.4英寸)，采用同步整流技术，其输出电压最低可到1.5V，输出电流最大可到60A，功率密度达到每立方英寸60W。采用同步整流技术和肖特基二极管的电源模块效率对比如表1所示。同步整流技术应用实例与技术优势 同步整流技术提高了电源效率，但其意义远不只如此，它给通信电源模块带来了许多新的进步。下面结合Synqor公司的电源模块为例进行介绍。 Synqor公司采用同步整流技术生产的通信电源模块由于降低了功耗，达到了很高的效率(91%)。 由于功耗的降低，在结构上实现了突破性的进步，取消了散热器，采用了无基板结构。 在传统的通信电源模块中，基板是标准配置，是提供散热途径的重要部件，用来安装散热器。同时将功率器件集中于基板上，与控制电路板分开，减小发热元件对控制芯片的影响。 Synqor公司的电源模块取消了基板和散热器，在相同通风条件下，一样能达到所需功率，这正是采用同步整流技术的成果。有许多显著优点： 1.由于基板结构复杂，控制电路板、散热器及磁芯元件的安装和焊接都需要人工，增加了故障可能性，降低了生产率。基板结构要求功率元件与基板间必须保持良好绝缘，这正是传统通信电源容易产生故障的地方之一。 2.采用同步整流技术后，可以使用无基板开放式结构。这样，更方便采用平面变压器等新技术，使用多层电路板上的铜箔布线作为线圈，磁芯直接嵌在多层电路板中，磁芯散热良好，多层电路板上的铜箔耦合紧密，最主要的是可以由先进加工设备自动生产，实现了电源模块全部自动化生产，极大的提高了生产率和可靠性。平面变压器与传统变压器相比，还能够实现高功率密度，真正达到小型化。 3.此外，基板结构中要填充绝缘导热材料，增加了重量。带有基板和散热器的传统电源模块由于体积和重量大，抗震能力差，在通信设备的机架中阻碍空气流通，降低了风扇效能。而采用同步整流技术的Synqor电源模块是开放式结构，高度仅10mm(0.4英寸)，节约了机架空间，利于通风，方便通信控制板上其它通信芯片的散热；更高的功率密度使电源模块节约了在通信控制板上所占的空间；较低的功耗减少了分布式系统前端主电源的负担，节约了系统投资。 4.采用同步整流技术后，增强了抗电磁干扰(EMI)的能力。由于减少了基板，所以，原先存在于基板和接地间以及基板和元件间的寄生电容没有了，这些寄生电容带来的较大共模干扰也消失了，提高了电源抗电磁干扰的性能，如附图2所示。 应用前景 同步整流技术符合高效节能的要求，适应新一代芯片电压的要求，有着非常广阔的应用前景。但目前只有较少的公司掌握了该项技术，并且实现的成本也很高，而且还有很多应用领域未得到开拓。随着用于同步整流的MOSFET批量投入市场，专用驱动芯片的出现，以及控制技术的不断完善，同步整流将成为一种主流电源技术，逐步应用于广泛的工业生产领域。

    时间：2018-12-06 关键词： 电源技术解析 通信电源 同步整

  • 通信电源设计技术发展历程

    1999年是我国建国50周年，50年来我国各族人民在中国共产党的领导下取得了社会主义革命和社会主义建设的伟大成就。我国通信电源专业也不例外，它从起步到成长和发展，从低水平向国际先进水平接近，在通信建设中发挥了重要作用。本文以原邮电部设计院建院以来的历程为主，结合全国实际，回顾通信电源半个世纪的发展历程。 一、起步阶段 建院伊始，各级领导就十分重视通信电源专业的发展，培养和造就了一批专门的技术人员。建院后院领导充分发挥这批人员的作用，安排他们在各专业处担负着供电系统的研究、电源设备的研制、工程设计任务，并编制了不少通信电源工程的标准化、定型化设计资料和专用电源的技术资料，从而使院通信电源新产品研究设计及安装设计成为一项重点的专业技术，在全国负有盛名。在80年代～90年代院通信电源专业技术水平又有了较大提高，达到国内领先水平，赢得了部局领导的认可和好评。 作为数十年来一直从事通信电源专业的技术人员和其他同志一起亲身经历了电源专业的科学实验和工程建设实践，完成了上级交给的各项任务，回顾往昔，心情激动。建国初期，我国通信电源专业一无设计资料可供参考，二无国产定型设备可以使用。因此当时对业务技术学习非常重视，规定每周半天业务学习制度，并利用每年总结机会，进行专业技术交流和业务总结，积累了一批原始设计资料，拟定了有关设计规定，为后来编写市话和长途通信电源设计资料汇编、通信电源设计规范和工程设计手册奠定了基础。为了解决电源设备国产化，建院初期，电源技术人员发扬自力更生、奋发图强精神，与工厂相结合开发了以国产大功率电动发电机组为主的成套电源设备。在引进原民主德国FGD系列和前苏联BCC-51系列自动化硒整流器后，借鉴国外先进技术，在邓听聪同志的主持下，以仿苏BCC-51整流器为基础，与工厂共同研制成功国产XZL系列自动化硒整流器。该整流器首先安装在京汉广60路对称电缆载波工程全线有人站中，并于1964年投产使用。 自动化硒整流器研制成功标志着我国通信电源国产设备跃进到一个新的水平，开始用硒整流器装备通信局（站）并替换原有电动发电机组。武汉通信电源厂在生产硒整流器的基础上努力改革创新，使产品不断升级提高，研制了自动化硅和可控硅整流器。由于设计科研、生产、使用维护三结合，到80年代我国工程中采用了一套性能已趋于完善，系列齐全，扩容方便的整流配电设备。此外，原邮电部设计院和淄博、重庆蓄电池厂开发的各种容量防酸式蓄电池逐步替换了开口式蓄电池。防酸式蓄电池和可控硅整流器为主的整流配电设备成为新一代的产品。 二、直流供电方式的变革和新一代电源设备的应用 我国直流供电，从50年代起就采用全浮充供电制度，属于窄电压范围的供电，蓄电池的充电则需要离线用高电压恒流充电。自80年代初引进数字程控交换机后，可以采用宽电压供电，故蓄电池充电方式改变为低电压恒压充电。经院专门小组的研究和试验，提出一套低电压恒压充电的办法，在全国得到推广，同时对防酸蓄电池的初充电也提出相应措施。克服了过去充电时污染环境和多耗电能等的缺点。 实现了低电压恒压充电后，允许蓄电池组与通信设备负载的在线充电，对供电系统实现操作自动化和简化维护工作均带来很大方便。 90年代初我国开始采用新一代的高频开关整流器和阀控式密封铅酸蓄电池，并开始研究和试验通信电源的监控系统，组成第二代新的直流供电系统和电源设备。在备用交流电源方面，采用自动化水平较高的柴油发电机组或无人值守自动化柴油发电机组，使电源技术和设备提高到一个新的水平。由于电源集中监控技术的应用，使我国微波和光缆长途干线电路上实现一批无人值守站，在其他局（站）内也开始实现少人值守或无人值守机房，这对减少维护人员，提高劳动效率和降低运行费用起着重要作用。 90年代是我国通信电源进入更新换代的时期，在高频开关整流器生产方面，经过近十年努力，我国民族工业取得了可喜成果。武汉洲际通信电源集团公司、华为、中兴等一批高频开关电源生产企业，已能规模生产各种系列产品，为通信电源发展作出了贡献。 随着光通信的发展，我国建设了西兰乌、兰西拉等长途光缆干线工程，在干线工程无人站中采用了太阳能和风力发电设备。试点实践证明，太阳电池供电可靠、电压稳定，是比较理想的节能、无污染的新能源，目前正在推广使用。在当地有市电可利用的局（站），可采用以太阳电池为主、市电力辅的混合供电系统。现国内工厂已能生产适用于无人站要求的混合供电成套设备，在工程中已推广使用。 近年来，市话光缆接入网工程中对光网络单元（ONU）的供电提出了新的要求，首先电源设备要满足无人值守要求，高频开关整流器必须可靠，应具有集中监控的通信接口，以便从有人站对电源设备进行集中监控管理，其次由于ONU设备一般装在远离局端的民用建筑内，现场环境复杂而恶劣，室温高，因而要求蓄电池具有能耐高温和低温，充放电循环高的性能。 三、现代通信电源强调交流供电的重要性 长期以来通信电源系统是以直流供电为中心考虑的，市电停电后由蓄电池放电，保持通信设备的正常运行。但是引入数字程控交换机等现代化设备后，需要空调设备连续运行以满足机房环境的温湿度要求，必须确保其交流供电的连续性，一旦市电停电应迅速启动备用发电机供电。所以现代通信电源系统考虑的基点应从传统的以直流供电力中心转变到保证交流电的连续供电，十分重视市电和自备发电机组的可用性，保证交流电的连续供电。 为了加强自备发电机供电的可靠性，我国除使用传统的柴油发电机组外，开始试用了新型的航空燃气轮机发电机组。这种不需要水冷系统的新型机组比同功率柴油发电机组具有可靠性高、重量轻、维护工作简便、大修方便和使用寿命长等显著优点，选用集装箱结构，噪声只有85dB（A），可以露天安放或装在机楼顶上，不需要建机房，也可以装在机楼内。这种机组还可以装在汽车上组成车载移动电站，作为一个城市的备用电站。 燃气轮机采用高强度耐高温合金材料制造，由计算机控制，故成本较高，另外耗油量较大，适宜大型或超大型电信局使用，或作为大型移动电站使用。 ——由原邮电部和航空工业总公司批准，并由原邮电部设计院、广东省邮电管理局和哈尔滨航空发动机厂联合研制生产的1600kW燃气轮发电机组已于1998年9月安装在广州市电信局客村机楼原有油机房内，机组一次通过了信息产业部和航空工业总公司联合进行的鉴定，已投入正式运行半年多，运行正常。 四、通信电源规范、规程和标准的建设 在原邮电部各司局的指导下，通信电源在50年的历史过程中积累了丰富的经验，并编制和发布了有关电源设计、安装、维护、入网、设备制造方面一整套的规范、规程、标准和资料，对发展通信电源起到重要作用，以下介绍其中主要的几项。 （1）《通信局（站）电源系统总技术要求（暂行规定）》 该暂行规定是一个有关通信局（站）供电体制方面的法规性技术文件，是通信电源工程设计、设备引进、研制、生产、安装、维护与管理的技术依据。 该暂行规定是总结多年来通信电源科研和专业成果，引入重要新思路和新技术。如对直流基础电源提出-48V为正选的电源电压，而-24V、-60V为过渡时期暂留的电源电压。又如对供电系统，应提高交流供电系统的订靠性，合理减小蓄电池组容量的新思路。提出了电源系统可靠性指标和分散供电原则，电源和空调系统集中监控维护管理，以及进网电源设备系列和主要技术性能指标。 ——该暂行规定于1995年7月正式发布，经过近4年的实施，现根据部科技司的安排，信息产业部邮电设计院正根据实施中间题加以修改提高，对暂缺部分进行补充，使其上升为一个正式规定。 （2）《通信电源设备安装设计规范》 该规范是电信枢纽、综合通信局、市话局、无线、有线通信局（站）等电源设备安装工程的设计有关标准，对建设通信局（站）市电、供电系统、设备配置等作了具体规定，是工程设计中必不可少的文件。 该规范于1997年6月25日发布，1997年9月1日正式施行。 （3）《通信电源维护规程》 该规程是为了适应电信大发展需要，保证通信质量和安全畅通，在总结实践经验基础上对电源设备的运行管理和维护工作，保障系统稳定、可靠的运行和优质供电而制定的。 该规程规定了维护组织，维护工作的基本制度和各项电源设备的质量标准和维护等。 该规程于1994年12月9日发布，1995年7月1日正式施行。 此外我国已制订了一整套通信电源设备通信行业标准，如通信用高频开关整流器、直流—直流变换设备、逆变设备、配电设备和通信用阀控式密封铅酸蓄电池技术要求和检验方法等，并对这些设备的入网质量要求也制订了相应的规定。 五、结束语 综上所述，50年来我国通信电源的发展出现了崭新的面貌，首先我国已开始用高频开关电源设备等新设备装备通信局（站），同时在设计、维护等方面积累了丰富经验，在科研专业上也有长足进步，但是我们也要看到，目前尚缺乏长远的发展规划，尤其在科研专业上与国外存在较大差距，仍是通信电源专业的一个薄弱环节，只有通过不懈努力，相信在21世纪初期有望使我国通信电源专业水平达到国际先进水平。

    时间：2018-12-04 关键词： 电源技术解析 通信电源

  • 通信电源设备对杂音电压的控制要求

    通信电源设备对杂音电压的控制要求

    现代电信系统对直流供电电压的质量要求很高，电压不允许瞬间中断，且其波动、瞬变和杂音电压应小于允许的范围，其中杂音电压是指整流设备及直流交换器输出电压中的脉动成分，这种脉动成分由各种频率交流电压组成。杂音电压有以下几种：1、电话衡重杂音。由于人耳及耳机对各种频率的响应不同，将25Hz~5KHz频段中各种频率的杂音电压等效为800HZ的电压值后，取其方均根值。电话衡重杂音亦称电话加权杂音。2、峰-峰值杂音。指整流电路中产生的幅度最大的针状脉冲电压，叠加在直流输出上，能使逻辑电路误动作。3、宽频杂音。指不同频率的杂音电压有效值的方均根值。4、离散频率杂音。指3.4KHz~30MHz频段中任一频率的杂音电压。一般是无线电干扰杂音，或射频杂音。5、瞬态杂音。指非固定的外界随机瞬间杂音，包括外界随机电磁干扰，本机故障或地线干扰造成的设备工作不正常的杂音。瞬态杂音的脉冲持续时间越短其允许值越高。例如，脉冲为1us时允许135V；1000us时允许0.17V。由于现代电信设备大量采用集成电路，他们对各种频率的干扰非常敏感，要求电信电源设备生产时，对伴随整流设备直流输出电压中脉动成分采取滤波措施，并对电信机房内直流配电设备输出端子处测量的杂音电压指标作了严格规定，以满足电信设备的电磁兼容要求。《通信局（站）电源系统总技术要求》规定的直流基础电源在其额定电压允许变动的范围内杂音电压指标如下表一所示：表一 基础电源的杂音电压指标杂音电压类别及其频率范围-48V（-40V~-57V）电话衡重杂音电压≤2mV峰-峰值杂音电压0~300Hz≤400mV宽频杂音电压3.4~150KHz≤100mV有效值150KHz~30MHz≤30mV有效值离散频率杂音电压3.4~150KHz≤5mV有效值150~200KHz≤3mV有效值200~500KHz≤2mV有效值500KHz~30MHz≤1mV有效值在所有类别的杂音电压中，国外标准主要定出了衡重、宽频杂音的指标，对离散杂音,在美国、欧洲等的标准中均无规定，我们的标准是参照了上海贝尔公司引进的比利时交换机(1240)的标准提出来， 这些规定的渊源及在通信中实际会产生什么影响,至今尚未得到明确的解释，而在测试中一般都无问题，而逐渐为人们忽略，我国虽然 对于各种类别的杂音电压的指标都做了规定，但在实际测试中，主要关注的是电话衡重杂音电压，因为它的危害最大，对通信系统产生不同程度的影响和干扰。固定电话中用户线上的直流电压，在平时都是由通信机房的的整流设备提供的，其上所带的电话衡重杂音通过电话电路传输，送到电话用户耳机，会产生嗡嗡的杂音，影响通话质量。在信息的无差错传输电路上（数据传输领域），直流电源的纯度特别重要，当附加的交流电压（以电话衡重杂音为主）超过规定时，会使传输质量下降，信号的误码率增加，以致产生错误。依据ITU推荐，电话衡重（加权）杂音是以800Hz杂音电压为标准，其它频率杂音电压的响应强度，用等效杂音系数表示，表二中给出了国际电联ITU-T建议O.41（蓝皮书卷IV.4O系列建议）的电话衡重杂音（噪声计加权）的数据，反映为图形曲线如图一所示。表二 电话衡重杂音（ITU噪声计加权）的加权系数与限值噪声计加权（以800Hz为基准频率）频率（Hz）相对加权值（dB）容量（±dB）50-63.02100-41.02200-21.02300-10.61400-6.31500-3.61600-2.01700-0.918000.00.0(参考点)900+0.611000+1.0112000.011400-0.911600-1.711800-2.412000-3.012500-4.213000-5.613500-8.524000-15.034500-25.0035000-36.03电信电源直流电源系统的衡重杂音的测试点，严格选择在直流配电设备的输出端子处。因为在蓄电池输出端和电信机房输入端，所测数值不一，难以评价设备质量。随着社会的发展，人民生活水平的提高，老百姓不仅要求通信服务方便快捷，而且对于通信质量的要求越来越高。特别在加入WTO后，中国的电信企业正面临着更加严峻的竞争形势，提高通信网络质量正成为电信各运营商一项迫切工作，而严格控制通信设备的动力源——整流设备及直流变换器输出的直流电压的杂音成分应该成为提高网络通信质量非常重要的一项举措。图一 电话衡重加权曲线

    时间：2018-12-04 关键词： 电源技术解析 通信电源 杂音电压

  • 备用通信电源新设计

    在通信企业中，电源是通信系统的“心脏”， 是全程全网畅通的根本保障。供电系统的可靠性、稳定性和供电质量，直接影响到通信网络能否稳定的运行。应急、备用通信电源是通信电源系统中不可缺少的部分。在特定的环境和特殊时期都发挥着不可替代的作用。现阶段的应急、备用通信电源，有的只采用了简单的闭环控制，有的甚至还采用着开环控制系统，这必然会造成电源与市电的切换过程时间长、输出电源质量差和消耗能源多的缺点，并且难以满足通信网络的稳定运行的要求。而进口应急、备用通信电源虽然能达到要求，但其价格昂贵，造成了企业开支较大。本文提出了一种新型的应急、备用通信电源的设计方案，能够达到可靠、稳定、操作简单和输出电源质量高的特点。并且由于本系统采用了模糊和神经元等先进的智能控制算法，在实际中必定能够减少能源的消耗。1硬件设计方案 对于发电机输出电压U=Ceφ n 其中，Ce：电动势常数；φ：励磁磁通；n：转速（r/min）；而φ=KfIf （不考虑饱和影响），Kf为比例常数；If为励磁电流。 所以，在保证转速不变的情况下调节励磁电流的大小，才能保证输出电压的恒压特性。 本设计采用了双闭环控制电路，如图1所示。分别是转速闭环和输出电压控制闭环。转速闭环使发电机始终保持在额定转速下运行；电压控制闭环通过调节励磁电流来动态调整输出额定电压。主要控制器件选取如下： 可编程逻辑控制器（PLC）：可编程逻辑控制器已广泛用于工业生产中，它以极短的扫描周期，丰富的性能，极大地提高了生产效率。并且能够适应于恶劣的工作环境，和很强的联网和监控功能。本系统选用了SIMENS S7-200 CPU222 。 IGBT：它既具有功率MOSFET高输入阻抗、高速、热稳定性好和驱动功率小的优点，又具有GTR通态电压低，导通损耗小而耐压值高的优点。因此，IGBT在电气传动、电源技术等方面获得广泛应用。 光电编码器：它实现了对转速的高精度采样。比例电磁铁：通过对它两端的电压控制达到对油机油门的线性控制。两端的电压大或内通有效电流大，油门拉大，则油机用油量大，转速快。本系统选用了1T型直流可控电磁铁。 2．1转速闭环设计 转速闭环如图2由光电编码器对转速采样，输入到可编程逻辑控制器（PLC）的输入侧，PLC通过控制算法输出脉宽调制（PWM）到IGBT，控制电磁铁中流过电流大小，从而由比例电磁铁控制油机的油门大小，达到转速N的在线实时调节。 2．2 输出电压控制闭环设计 输出电压控制闭环如图3，通过对电阻R1上的电压采样，即输出实际电压值。这样，采样电压输入到可编程逻辑控制器（PLC）的模数转换模块（AD/DA），PLC通过控制算法输出脉宽调制（PWM）到IGBT，从而控制发电机励磁绕组电流，达到输出电压U的在线调整。 2． 3 流短路保护电路设计 通过R2的压降对输出电流I采样到PLC（AD/DA），由PLC判断处理，例如：采样电流在3 s内，一直达到2倍额定电流时切断电路，起到保护作用。 2.4 三相交流发电机的设计 同样，对于三相交流发电机的设计方案如图5所示，加入了电压、电流互感器，对电压、电流进行采样，其控制过程与直流发电系统类似，本文就不再叙述。 2软件设计 实际中被控系统具有非线性、时变性、时滞性、且由于噪声、负载扰动等因数的干扰，难以建立精确的数学模型或引起对象数学模型的改变，造成控制精度达不到要求。模糊算法和神经元算法正是避免了对象的数学模型建立，就能达到快速、高精度的控制效果。实验中证实，对于被控量大起大落的情况需要模糊算法，它能够起到快速调节的作用；对于高精度细调被控量，要用神经元算法，它能够使被控量在线实时调整到高精度。 2． 1 速闭环软件设计 由于油机在运行中波动较大，特别是启动过程，这就要求使用模糊算法。由于传统的模糊算法需要建立高精度的模糊控制表，而建表要通过大量的计算与实验才能建立。所以为避免复杂的计算与实验，本设计提出了一种双模糊控制算法。 2．1模糊规则建立 将偏差E，偏差变化率EC和控制量U的论域都取为：E=EC=U={-3，-2，-1，0，1，2，3} 双模糊控制算法在本实验系统中有着良好的控制效果。它具有非常短的过渡过程，转速只有±3‰的偏差，并且PLC的运算周期短，对PLC 的性能要求要低很多，这在实际中会节省一大部分硬件投资。这在实际中也是最需要的简单、快速和高精度的控制算法。 2． 2出电压控制闭环设计 由于励磁电流变化范围小，又要求有很高的精度控制，所以本系统选用了神经元PID算法。 其中: Kc、Ti、Td分别为模拟调节器的比例增益、积分时间、微分时间；y(t)为调节器的输出信号；e(t)为调节器的偏差输入信号，是给定制与采样值的差e(t)=r(t)-y(t)。 其中：y(k)是第k次采样时刻计算机的输出；e(k)为第k次偏差； 称为积分系数； 称为微分系数。 采用B-P算法，使用非线性函数 网络的输入层为：x1=e(k)x2=e(k-1)x3=e(k-2)网络的输出层为：Δu=ω1*x1+ω2*x2+ω3*x3 其中，ωi为其系数。从表达式可以看出神经网络控制器具有PID控制器结构，其权系数就等于PID控制器的三个参数。控制器的任务就是就是调整控制量u(k)，使得输出y(k)等于r。 由此，可以在线修正权神经网络系数。 控制效果分析 采样周期T=50ms，学习步长为0.001，神经元PID在稳定状态运行时，读取发电机系统输出电压值与额定值偏差小于±5‰，当有扰动时也能很快的恢复到给定值。 2． 3 保护电路 对于电流短路保护，设置采样周期为3秒，当在采样周期内电流达到2倍的额定电流时，停止运行程序，并有相应指示灯显示为电流短路。 同时，系统还设有限速保护。例如，当在2秒内转速一直达到2倍的额定转速时，停止运行程序，并且也设有相应的指示灯，并另设置限速开关保护装置。 3结束语 本文提出的应急、备用通信电源的设计方案，既可以用于通信电源机房，也可以用于移动式应急电源车。通过使用高精度的控制设备，与模糊、神经元算法的应用，做过相关的模拟实验。使本系统具有操作简单、运行可靠、输出电源质量高和环保节能的特点，在备用电源设计中具有一定的通用性，而且本文的设计在实际中得到了较好的应用。 参考文献：[1] 阎平凡，张长水.人工神经网络与模拟进化计算[M].北京：清华大学出版社，2000.[2]章卫国,杨向忠.模糊控制理论与应用[M] 西安：西北工业大学出版社，2000.[3] 顾绳谷.电机及拖动基础[M]. 北京:机械工业出版社, 1997,第2版.[4] SIMATIC S7-200 编程手册 1999年8月产品编程手册 田江平（山西省晋中市通信分公司，山西 晋中 030600）

    时间：2018-12-03 关键词： plc igbt 电源技术解析 pwm pid算法 通信电源 模糊控制 神经元算法

  • APFC技术在通信电源中的应用

    APFC技术在通信电源中的应用

    一、引言在通信用开关电源系统中，为了减少输入电流谐波，降低其对电网的污染，同时有利于后级DC-DC变换电路的稳定工作，交流输入侧多采用有源功率因数校正技术。功率因数是一项非常重要的指标，定义为有功功率和视在功率之比，理想情况下其值为1。然而普通开关电源的功率因数并不高，其原因是：交流输入经整流、大电容滤波后，仅在交流电压正弦波顶部附近滤波电容被充电，使得输入电流呈现脉冲波形。这种电流的基波是和输入电压同相位的，产生有功功率。但电流波形中较大的高次谐波与输入电压既不同频也不同相从而产生无功功率，通常功率因数很低。较低的功率因数不仅降低了电源利用率，同时因谐波电流流过线阻抗引起交互干扰，产生EMC 难题；大谐波电流增大了传输损耗的同时也给电网带来了危害，并可造成线路过载。可见，功率因数对通信系统中设备高效、安全、稳定的运行有着直接影响。提高功率因数最简单的方法是无源补偿法，但由于无源法中应用的器件体积大而笨重且性能指标不理想，目前最先进的方法是采用有源功率因数校正技术（APFC）。与无源校正相比，有源功率因数校正电路抑制谐波效果更明显，总谐波含量可抑制在5%以内，功率因数可达到0.9以上，接近单位功率因数。二、APFC电路的基本原理单相有源功率因数校正电路的控制主要包括应用乘法器的电流连续工作方式（CCM）和射随器的电流非连续工作方式（DCM）。输出功率在700W以上电源目前主要以CCM方式为主，主电路拓扑多采用升压（boost）变换器,这主要是由于boost变换器具有输入电流小、效率高、输入电压范围宽的优点；同时储能电感也可作为滤波器抑制RFI和EMI噪声。基本工作原理见图1，其中的boost变换器工作于CCM方式，可以看出，控制电路采用了电压、电流双闭环控制，电流反馈网络的取样信号是升压变换器的电感电流，电压反馈网络的取样信号是变换器的输出电压。正比于输入电流的取样信号与乘法器的输出进行比较，经处理转换成PWM脉冲，控制功率管S导通或关断。功率管导通后，电感电流线性上升。当取样电流与参考电流相等时，控制器使功率管关断，此时电感的自感电势使二极管D导通，储能电感L通过二极管D对电容C放电，电感电流线性下降。随后第二个开关周期开始，重复上述过程。通过对电感电流进行采样并实施控制，使电感电流的幅值与输入电压同相位的正弦参考信号成正比，从而达到功率因数校正的目的。同时根据输出电压反馈，利用乘法器电路来控制正弦电流，以获得稳定的电压输出。图1三、关键电路设计与实例实例中涉及到的有关设计数据有：3.1　功率级电路分析由于稳态时一个周期内电感的平均电压为零，即维持伏秒平衡，于是有式中：TON--功率管S导通时间TOFF --功率管S关断时间输出电压式中：D—功率管S的导通占空比，因D总是小于1，所以占空比因输入电压故说明在半个电网周期内占空比是时变的。且在电网电压过零时达到最大，在电网电压的峰值处降到最小。其中电感电流为：3.2　输出电压的选择通常，输出电压要高于最大输入电压的峰值的10%左右。设D8　D9 考虑器件耐压等因素，可选择380V。3.3　升压储能电感的设计升压储能电感所需电感量是由开关纹波电流设计值决定，若允许较大的纹波，则可减少电感量。最坏情况出现在低电网电压同时输出最大负载时的峰值电流。PFC电感中的最大纹波电流，通常选择为最大峰值线路电流的20%左右，即由式（3）可得设最小若则由上述（7）、（8）式得到电感的设计还包括磁芯材料与规格的选用，以及铜损、铁损估算等，因篇幅限制，本文不再详述。3.4输出电容设计决定输出电容的选择因素有:电容耐压、输出电压纹波、以及维持时间。通常为15～50ms左右，典型值为30ms。因式中维持负载工作的最小电压=300V(由后级DC-DC变换器设计输入决定)，于是输出电容因输入功率是瞬时电压与电流的乘积，故进入输出电容的功率是正弦变化的，当输入电压高时储存能量，输入电压低时则释放能量以保持输出功率不变。这一变化的能量流在输出电容上引起二次谐波电压纹波，故此，输出电容必须承受与控制二次谐波电流，即纹波电流。纹波电流代入本例数据I=（0.707 870）/（380 0.95）=1.7A根据输出纹波电压设计要求，结合纹波电流大小，计算输出电容等效串联电阻（ESR）值。依据上述计算参数及耐压要求，查手册实际选用3支的电容并联。3.5　功率器件选择开关管与二极管必须有足够的电流、电压裕量，以及足够的开关速度，同时还应设法降低功耗与热阻以保证电源可靠工作。1) 功率MOSFET选择依据峰值电流工程上常取所选MOSFET的电流定额为所选MOSFET的电压定额为对于输出电压小于400V的PFC电路,通常选用耐压500V的MOSFET，本文实选器件为IRFP460（20A/500V）。2) 功率二极管选择依据功率二极管电流定额为代入实例相关参数功率二极管电压定额为本例中实选器件为BYV29（9A/500V）3.6　电流取样电阻R 的设计APFC电路的输出功率是由流过电流取样电阻上的峰值电流决定的。 电流取样电阻选择应保证在低电网电压输入且最大负载条件下，其压降小（通常小于1V）、耗散功率小的要求，从而减少电网电压损失且提高电源效率。电流取样电阻的取值由下式决定在本例控制电路中　于是得到3.7 双闭环控制电路频率补偿双闭环控制目的是使输入电流跟随输入电压的变化，并使输出纹波小、输出电压稳定。1）电流环的补偿电流环设计的目标是保证输入电流以最小的相位与波形失真跟踪输入电压，为此带宽必须足够大，同时为了电路稳定，必须对电流环路进行补偿。极点通常加到放大器接近开关频率的响应点，以减少噪声敏感度。本电路交越频率选在10kHz。2）电压环的补偿电压环的带宽由输入失真的总量决定，输入失真由输出纹波电压造成。对电压环的要求，实际上是为了保持输入电流失真最小，同时电压环必须适应输入电压以及负载电流的变化。通常该级带宽大约为10Hz左右。环路响应太快，将干扰电流环的调整，引起输入电流的畸变；响应过慢，在输入电网以及负载变化时将会导致过高的瞬态输出电压。3.8 实验结果根据上述理论，成功设计了一种通信用高频开关整流模块，功率因数校正的实验结果如图2、3所示。图2中波形2表明输入电流已校正为正弦波，输入功率波形A为100Hz正弦波，验证了上述的理论分析；图3中“Limit[mA]”为标准限定值， “Measurement[mA]”为样机实测值，测试数据表明输入电流谐波得到了有效抑制。图2图3四、结语本文讨论了APFC电路在通信用电源系统中的应用，着重分析了工作原理及设计过程。实验结果表明实现了高功率因数的校正，测试指标达到了设计要求。参考文献[1]刘胜利.现代高频开关电源实用技术.电子工业出版社，2001.[2]史平君.实用电源技术手册.电源元器件分册.辽宁科学技术出版社，1999.[3] Motorola Inc.data sheet,”MC34262 Power Factor Controller”[4] Claudio De Silva,”Power Factor Correction with UC4854”,Unitrode Corporation Application Note U-125[5]“Unitrode Uc3854 Date Sheet”,Unitrode integrated Circuits,Merrimack,NH

    时间：2018-11-29 关键词： 电源技术解析 通信电源 apfc

  • MAX5003在通信电源设计中的应用

    作者：山东潍坊学院 马云峰 安宏伟 杨效军 摘要：介绍了MAXIM公司生产的高压PWM电源控制器MAX5003的功能特点及引脚排列，并以电信/数据通信电源设计为例，说明了MAX5003的外围电路元器件的选择方法。同时给出了一个基于MAX5003的48V到5V/1A的非隔离通讯电源的应用电路设计方法。 关键词：MAX5003 PWM控制器 通信电源 目前众多的电信和数据通信系统均采用48V的直流供电总线电压，其原因除了源于传统的电话网络外，还因为采用这种量级的电压在通过铜线对远端设备供电时具有足够高的幅度，而且产生的线电流低、线损失小；同时这种电压的幅度又足够低，不会对人体造成电危险。因此，这种电源广泛应用在小型交换机、电信（基站及局端）以及数据通信应用设备中，如交换机、路由路和集线器等；然而，如何从中获取电信/数据通讯系统所需其它规格的供电电压呢？文中将对此问题予以讨论并解决它。 1 通信电源的设计 在通信设备中的板卡上，多数器件需要低电压电源来供电。解决这一问题的办法通常是利用48V的高功率背板电源为机箱内各种板卡供电，然后每个板卡再把48V的电源转换成各自所需的各种规格的电压。采用这种在每个板卡单独进行DC-DC变换的方案，可以在不必重新设计供电总线的前提下，很容易地插入更多的板卡扩展系统；也可以在不影响整系统工作的前提下，很方便的在线更换故障板卡。 由于大多数板卡在90%的时间内处于等待模式，因此保持轻载时的高效率十分必要，这就要求通信电源不仅要满负荷时保证高效转换，而且要求它在等待模式时消耗的电流较低。虽然供电电源背板电压通常为48V，但所设计的板卡电源应该能够在36V到72V的宽输入范围内可靠工作，同时应能承受高达100V的瞬态电压。 由于通信设备机箱内插入的板卡较多，板间距较小，因此要求板卡电源转换部分的元件要体积小、数目少；不仅要少占用电路板面积，而且还不能使散热出现问题、MAXIM公司生产的高压PWM电源控制器MAX5003可以满足通信电源的设计要求。它具有封装小巧，占用线路板空间小，轻载时效率高、系统热耗散小等特点，而且输入电压最低可达25V，最高可达110V。 2 MAX5003的特点及功能 2.1 MAX5003的主要特点 MAX5003是一个灵活的高压PWM开关电源控制器，它主要是为输入电压为25V～110V的应用场合而设计。其主要特性如下： ●输入电压范围为11-110V，可直接工作于高压下； ●具有电流限制的电压控制电路，轻载时效率输入瞬态响应和噪声抑制好； ●内含可关断的高压启动电路，轻载时效率高，系统热耗散小； ●具有可编程开关电流限制功能，便于选用外接低成本功率MOSFET； ●可选择自由运行或外部同步两种方式，工作频率可调节至300kHz，外接磁性元性和电容体积小，能简化整体设计； ●具有软启动、欠压锁定、开关频率、最大占空比和过流保护阈值，可借助于外部较少的元件进行编程设置； ●采用输入前馈结构，具有快速输入瞬态响应； ●具有2.5%的精度精密内部电压基准，电压精确并稳定； ●封装小巧，占用线路板空间小。 MAX5003在启动时，其外接高压经过内置的高压启动FET晶体管和一个预置输出的线性调节器给芯片供电；启动过程结束后，内部FET晶体管被关闭，高压输入被切官兵，芯片转为由外部较低电压的自举电源供电。因此，MAX5003仅在启动时从高压电源吸取很小的uA级漏电流，静态功耗很小，并且较好地解决启动问题；启动后，电路进入正常工作模式，若外部自举电源设置12V，则MAX5003典型的静态电流为2mA，其消耗的静态功耗也只有24mW。相反地，如果一直用高输入电压给电源控制器供电，就难以保证轻载时的高效率；如果始终从100V高压电源获得能量的话，MAX5003的消耗功率将高达200mW。 2.2 MAX5003的引脚排列 MAX5003具有16脚QSOP或窄SO封装形式，其引脚排列如图1所示，其各引脚功能说明如下。 V+：预调节输入端。连接到高压输入端，一般在V+和地之间跨接入0.1uF的电容。 INDIV：欠压检测和前馈输入端。将其连接到V+和AGND之间外部电阻分压网络的中点；当VINDIV<1.2V时，内部欠压锁定电路启动并关闭MAX5003。 ES：内部高压启动FET预调节输出端。当V+高于36V时，在ES和地之间跨接0.1uF的电容；如果工作电压较低（小于36V），则需要把V+和ES端直接连接，此时外部输入电压被限制在11-36V范围内。 FREQ：内部振荡频率调节或外部同步信号输入端。内部为自动运行模式工作时，在FREQ和AGND之间连接的电阻大小用于设置PWM的频率；外同步模式工作时，在该端连接一个4倍频于期望频率的方波信号。 SS：软启动电容连接端。 REF：3V参考电压输出端。在REF和AGND之间跨接0.1uF的电容。 CON：芯片内部PWM比较器的控制输入端。 COMP：补偿连接端。其内部连接到误差放大器的输出，用于系统补偿。 FB：反馈输入端。内部预调节到VFB=VREF/2=1.5V。 MAXTON：最大导通时间的编程控制端。MAXTON和AGND之间连接的电阻用于设置PWM的增益和占空比限值，它的最大导通时间正比于编程电阻值。 AGND、PGND：分别为模拟地和电源地，一般连接在一起共地。 CS：带锁定控制的电流检测端。如果CS与PGND之间的电压超过100mV，则开关电源关闭。一般在CS和电流检测电阻之间连接一个100的电阻（见图2）；该端如果不用，将其连接到PGND端。 DNRV：外接N沟道功率场效应管的栅极驱动端。 Vcc：芯片内部电路供电电源的公共去耦点。一般在Vcc和PGND之间连接一个10uF左右的电容。 VDD：芯片供电电源输入端。启动时，由加在V+或ES端的高压经内部线性调节器输出9.75V的电压连接到VDD端供电；启动结束后，使用外部产生的高于10.75低于19V的自举电源连接到VDD端给芯片供电。一般在VDD和AGND之间连接一个5uF-10uF的电容。 3 基于48V-5V/1A电源设计 电路的设计步骤和外接元器件的选择方法如下。 ●明确设计要求，确定设计参数 设计参数主要有以下五个：输入电压VIN的变化范围、输出电压VOUT、输出负载电流IOUT、纹波VRIP及建立时间TJ。图2电路中的输入电压范围为36V<VIN<72V，要求输出电压VOUT=5V，输出电流IOUT=1A,纹波VRIP<50mV，建立时间TJ≈0.5ms。 ●对于自由运行模式，应认真选择FREQ引脚的外部电阻R3；而在外同步模式，则需要确定外部时钟频率fCLK。 一般来讲，使用较高的频率意味着外接较小尺寸的变压器，也可以提供较高的系统带宽和更快的建立时间，这样做的缺点是会损失一定的效率。本例中选择的是自由运行模式，且设定内部振荡频率fSW=300kHz，以便减少变压器尺寸。外部电阻R3可用下式算出： R3=100kHz×200kΩ/fSW=66.7kΩ ●确定变压器匝数比，检查最大占空比 确定负载线圈匝数比考虑的主要因素是开关关断电压和占空比，这需要在降低变压器初级绕组峰值电流和降低初级电压之间折衷考虑。负载线圈匝数比选择的一个良好起点是使共近似等于平均电压比VIN/VOUT，同时为简化补偿，还应尽量避免出现连续导通工作状态，因此，应选取比VIN/VOUT稍小一点的值。 基于以上考虑，本例中VIN/VOUT=48/5≈9，负载线圈匝数比选择为N1=8。最大占空比KMAX由匝数比N1、最小电源电压VMIN、变压器次级电压VSEC决定。本例中的VMIN=36V；对于VSEC，考虑到次级所连接的肖特其二极管的压降，若取VSEC=5.4V，则KMAX约为55%.也就是说，当占空比达到55%时将出现连续导通状态，这对于MAX5003来讲是一个适当的值。若计算出来的最大占空比KMAX超过64%或低于45%，则需要新调整匝数比N1的大小。变压器的另一个次级线圈要用来产生芯片的自举供电电压，一般选取12V左右，次级最大电流为20mA。此例中初级电压为48V，应选取自举电源线圈的匝数比N2=48/12=4：1。 ●确定变压器的初级电感 如果我们假定变压器的频率η=80%，则系统要求具有的输入功率PIN为6.25W。假定工作占空比K低于最大占空比12%，则K应43%，由此可以计算出额定初级电感是L1为64μH。 ●选择MAXTON端的编程电阻R4和欠压锁定分压电阻R1、R2 本电路中的最小供电电压VMIN为36V，假设欠压锁定值VUVL=32V，则所需的R4电阻值为55kΩ，实际选取标称值为51kΩ的电阻。 当输入电压低于VUVL（32V）时，应使相应INDIV端的电压低于1.2V，以使欠压锁定电路启动而关闭MAX5003，故R1和R2的选择应满足下式： R2/（R1+R2）×VUVL=1.2V 同时应考虑具有较小的漏电流，因而选取R1=1MΩ，R2=39kΩ。 ●选择滤波电容 由于电阻对纹波的计算影响较小，因此应主要考虑电容量的大小。如果纹波电压VRIP=50mV。则用两只22μF的陶瓷滤波电容并联（44μF），即可在55%占空比时获得低于50mV的纹波。 ●确定补偿网络 补偿网络RF、CF串联跨接于引脚FB和COMP端，RA和RB的分压可用来确定芯片内部补偿放大器反向输入FB端的电压VFB，一般将其设置为VFB=1.5V，同时选择RA、RB应尽量减少漏电流。RF则用于确定补偿反馈放大器的中频增益G，G的大小近似等于RF/RA，CF则可使增益发生骤降。本例中选取中频增益G=5，假定过零频率fZ设置在2kHz。实际则应选取RA=39kΩ,RB=18kΩ，RF=200kΩ，CF=390pF。 4 结束语 利用高压PWM电源控制器MAX5003设计的48V输入，+5V/1A输出的开关电源，具有体积小、效率高、外围器件少、参数设置灵活、成本和功耗均比较低等特点，因而具有较好的作性能。

    时间：2018-11-14 关键词： 电源技术解析 通信电源 pwm控制器 max5003

  • 基于LabWindows/CVI的通信电源系统自动化测试的实现

    基于LabWindows/CVI的通信电源系统自动化测试的实现

    通信电源系统是整个通信网络的心脏和源动力，在通信系统中的地位举足轻重。为确保通信电源系统可以安全可靠的运行，在生产过程中必须对它的各项性能参数进行全面的检测。原有对通信电源系统的测试方法为手动测试，操作人员不仅要连接许多线缆和设备，而且要人工判断系统的各个量值。它的测试时间长，重复测试结果的一致性差，人为因素多，测试不稳定，测试数据不容易存档，等等。因此，电源系统的性能得不到足够的保障。本文提出的测试方法，首先启动气动装置实现测试端口的自动连接，这便省去了人工连接线路;然后基于LabWindows/CVI 的开发环境，利用GPIB 卡控制各种仪器和设备，通过TCP/IP 通信的方式与电源系统对话。该方法可以快速可靠地完成各个参数的测试，从而提高了效率，并且可对测量数据自动存档。1 概 述1 .1 LabWindows/CVI 简介LabWindows/CVI 是美国NI (National Instruments)公司推出的交互式C 语言开发平台。它将功能强大﹑使用灵活的C 语言平台与用于数据采集分析和显示的测控专业工具有机地结合起来，利用它的集成化开发环境﹑交互式编程方法﹑函数面板和丰富的库函数大大增强了C 语言的功能，为熟悉C 语言开发设计的人员编写检测系统﹑自动测试环境﹑数据采集系统﹑过程监控系统等应用软件提供了一个理想的软件开发环境。虚拟仪器技术是近几年发展起来的新一代仪器技术，它的实质是利用计算机来模拟传统仪器的各项功能。LabWindows/CVI 是开发虚拟仪器应用程序的软件工具中的佼佼者，和其它虚拟仪器开发工具相比，它的主要特点有:(1)LabWindows/CVI 以功能强大、最为流行的C语言为基础，一般程序员无须再花时间去学习其它计算机语言，从而节省了开发时间。(2)友好的界面编辑方式，在程序设计中灵活地应用各种工具可以方便程序设计，减轻程序员负担。(3)各种功能强大的软件包大大增强了LabWindows/CVI 的性能，这些软件包括接口函数库、信号处理函数库、Windows SDK 等。1 .2 GPIB 总线技术GPIB (General Purpose Interface Bus )被称为通用接口总线，是最早由HP 公司提出的一种接口仪器标准(HP IB )，1975 年被改进为IEEE485 标准。目前的协议为488 .2 。GPIB 总线是广泛用于自动测试系统的一种并行外总线标准，是专为仪器控制应用而设计的。它是一种用于连接设备的总线，计算机、电压表、信号发生器、示波器等都可以通过GPIB 总线连接起来，组成一功能系统。该系统的特点是:积木式结构，可拆卸、易于重建;控制器可以是计算机、微处理器或简单的程序;数据传送可靠，使用灵活，价格低廉。正是由于以上特点，GPIB 广泛应用于对测试仪器进行计算机控制、计算机与计算机之间的通讯，以及对其它电子设备的控制。LabWindows/CVI 中的GPIB 函数库可以实现打开/关闭GPIB 设备、总线配置、I/O 读写、GPIB 设备控制、总线控制和板控制等功能。1 .3 TCP/IP 通信技术Internet 中使用最为广泛的网络协议为TCP/IP协议集。TCP 协议是TCP/IP 协议集中隶属于传输层的传输控制协议。IP 协议是Internet 网络中隶属于网络层的基础协议。IP 协议提供可靠的、尽力的、无连接的数据投递服务，构成了Internet 网络数据传输的基础。TCP 协议以此为基础增加了连接管理和确认重发等机制，向更高层的应用程序提供面向连接的、可靠的传输服务。在LabWindows/CVI 中可利用TCP 函数库进行网络传输，在每次连接中都涉及到服务器和客户。其中TCP 服务器可以通过网络向客户应用程序发送或从客户应用程序接收数据。TCP 客户可以向TCP服务器应用程序发送连接请求，并从服务器接收数据。服务器注册后就等待客户向它发出连接请求，而客户只能向已经存在的服务器发出连接请求。2 系统的硬件设计通信设备直流供电系统的组成如图1 。系统的输入为交流220V，整流器一方面给通信设备供电，另一方面又给蓄电池充电，以补充蓄电池因局部放电而失去的电量，控制器用于监控系统的状态，直流配电架主要连接和转换直流供电系统中整流器和蓄电池组向通信设备供电的电源设备。蓄电池组用于保证不间断供电。图1 直流供电系统的组成该电源系统测试的部件主要由一台计算机、一块GPIB 卡、数据采集器、直流电源、负载测试治具和待测系统等组成，如图2 。图2 电源系统测试的硬件结构图数据采集器Agilent 34970A 可配置成20 至120个通道，6 位半分辨率，250 通道/秒扫描速率，50 000 个读数存贮，0。004 %基本直流精度，可测量交直流电流、电阻、频率和周期，以及由热电耦、热电阻和热敏电阻提供的温度直流和交流电压，标准GPIB 和RS232 接口。在该测试系统中，它主要用来控制继电器，通道切换和量测电压。直流电源Agilent 3645A，主要用来模拟蓄电池的功能，实现电池的过压、欠压和低压断电。测试治具内部由继电器组，告警指示灯和气动装置组成。气动装置用于自动连接测试端点。继电器组主要用于切换不同的测试设备和开关。告警指示灯共有4 组红绿灯，用于查看不同的系统告警，如断路告警、熔丝告警、温度告警等。待测电源系统由两个模块，一个控制器和一个直流配电架组成。模块用于整流，将220 V交流变为54 V直流。控制器用于设定系统的电压，监控系统的状态。直流配电架用于放置模块和控制器，它装有自动空气断路器、接触器、熔断器等部件，为不同容量的负载分配电能，当直流供电异常时，产生告警起到保护作用。交流电220 VAC 用于模块的输入供电。负载用于模拟通信设备，用来提供AC 供电和电池供电时系统的负载。该系统测试时负载设定为20 A。3 系统的软件开发系统软件以Labwindows 8 。5 为编程语言，可运行在Windows XP，Vista 和Windows7 之上。3 .1 测试流程根据测试要求，首先制定一个合理的测试流程，如图3 所示，可分为三大部分，第一部分为自检，第二部分为AC 交流部分，第三部分为DC 直流部分(即电池部分)。(1)自检。操作人员将待测电源系统放置在治具上后，先进行自检，对系统中所有设备进行复位并初始化，检测系统供电的状态是否正常。(2 )AC 部分。自检通过后， 先输入交流电220 VAC，在这一部分，先量测空载时系统输出电压、电流、系统状态，加载后量测系统电压及电流，并检测模块是否均流，接着将负载切换到电池端，量测电池电压及电流，然后执行一些告警测试，包括直流过压、欠压、熔丝告警、断路器告警、温度告警等。(3)DC 部分。检测电池供电后系统的输出电压、电流、检测AC 告警、电池过压告警、欠压告警，实现低压关机功能。3 .2 核心代码解析下面列出几个关键的测试代码。(1)GPIB 通信代码GPIB/GPIB-488 .2 函数库一共包括10 个子类，分别为Open/Close 子类，Configuration 子类，I/O子类，Device Control 子类，Bus Control 子类，BoardControl 子类，Callbacks 子类，Locking 子类，Thread-Specific Status 子类，GPIB-488 .2 子类，该测试方法中主要应用GPIB-488 .2 子类中的函数实现GPIB 通信。图3 测试流程图SendIFC (0);//对所有GPIB 设备初始化。Send (Board _Index，address ，buffer ，Byte _Count ，EOT_Mode );//发送地址和写数据。Board_Index 表示GPIB 名称，address 表示仪器地址，buffer表示要发送的信息，Byte _Count 表示发送信息的字节长度，EOT_Mode 表示发送模式。Receive (Board _Index，address ，buffer ，Byte _Count ，Termination);//接收地址，从GPIB 设备中读取数据。Termination 表示数据传输终止符。(2)TCP/IP 通信代码该电源系统可通过网络端口进行网络通信，以读取系统内部信息。由于要读取系统信息属于客户向服务器发出连接，因此先确定该通信属于客户程序。与TCP 服务器连接时，我们必须获得服务器的名称或IP 地址和服务器的端口号。ConnectToTCPServer (&serverHandle ，server-PortNumber ，serverName ，ClientCallback，callback-Data ，timeout );//注册TCP 服务器，参数serverHandle 表示得到的连接句柄。参数serverPortNumber 和server-Name 表示服务器的端口号和名称，ClientCallback 和callbackData 表示TCP 回调函数名和回调数据。参数timeout 表示超时限制。ClientTCPWrite (portHandle ，writeData ，data-Size ，timeout );//向服务器发送数据，参数writeData表示发送到服务器的数据，dataSize 表示数据块的大小。ClientTCPRead (portHandle ，buffer ，dataSize ，timeout );//从服务器读取数据。参数buffer 表示存放从服务器读来的数据块的缓冲区。DisconnectFromTCPServer (serverRouteHandle);//注销TCP 服务器。(3)HP34970 控制代码由于HP34970 提供了程序的功能面板大大方便了编程，我们只需要调用其中的库函数指令，即可实现测试中所需要的通道切换和量值。hp34970_relay_Operate (1 ，6 ，ON);//控制继电器6 闭合。hp34970 _relay_Operate (1 ，6 ，OFF);//控制继电器6 打开。meter _Measure (METER1);//读取表1 的电压值。switch_lfmux_DMM (101);//切换测试通道至MUX101 。4 总 结在软件调试过程中也曾出现了一些问题，经过分析，都得到了解决:(1)将大量数值变量放置在C 文件中，导致程序的可读性、可维护性较差。解决方法:建立一个INI 配置文件，将所需要的测试数值和范围存储在该文件内，这样一旦要修改数值，只需更改INI 文件中的数据，无需重新编译C 文件。(2 )TCP/IP 通信读取数据不稳定，会出现误码或乱码。解决方法:设置断点，单步运行调试后发现，部分是由于不同指令输入后读取的数据大小不同，一些数据超出了Buffer 的最大范围，只需将Buffer 设定到合适数值范围即可。另外，也可能是由于数据类型设置错误导致，在字符串处理过程中，数据类型有整型、浮点型、字符型等，必须设置相符的数据类型，否则有可能导致误码甚至编译不通过。(3)提示操作员查看告警灯状态的次数有8 次，明显太多，不利于生产也不符合自动化测试的理念。解决方法:改变测试方法，由目测告警灯状态的判断方法，改为通过TCP/IP 通信读取系统内部告警信息来进行自动判断。实际检测和使用表明，该测试方法操作简便，测试周期大大缩短，测试的稳定性，精度都有了质的提高，并且所有测试数据都自动存档，从而有效地提高了产品的品质。

    时间：2018-09-13 关键词： 自动化测试 电源技术解析 通信电源 labwindows/cvi

  • 基于通信电源的监控系统组网方案

    基于通信电源的监控系统组网方案

    1　引言《通信电源和空调集中监控系统技术要求》中规定监控系统在结构上是一个多级的分布式计算机监控网络[2],一般可分为三级,即监控中心（SC—Supervision Center）、监控站（SS—Supervision Station）和监控单元（SU—Supervision Unit）。对于通信电源监控系统来说，没有必要设置监控中心，因此可以简化为两级集散式结构，由上位机和下位机组成[1-2]。2　通信电源监控系统组网方案探讨通信电源监控系统的组网目前主要可以考虑采用以下几种方案：第一种是目前仍然广泛使用的主从式总线网络，这种网络结构以上位机为中心，通过RS485或RS422接口将各种具有通信功能的下位机连接起来，采用查询方式来实现遥测、遥信和遥控功能，下位机与智能设备之间则可以采用点对点的串行通信（RS232）。这种结构的优点是可以十分方便的实现小规模监控系统，缺点是组网受到通信距离的限制。第二种是现场总线网络，它放弃了传统的主从式网络结构，实现了真正意义上的全分布式结构，使得每一个下位机都可以当作网络中一个对等的节点。同时它还提供了到上一层网络的接口，可以方便的接入SCADA系统，实现远程通信及远程下载功能。其缺点是在与计算机互联时，还需要专门的网关，而且标准众多，难以普及。第三种是以太网网络，随着计算机技术的发展，目前在有些通信电源监控系统中应用了以太网技术。这里的以太网是指由下位机和上位机直接通过以太网互连而生成的对等网络，在这种结构中，不仅下位机之间是对等的，而且计算机作为 “上位机”的概念也变得非常模糊。与前两种方案相比较而言，它具有较高的速度，但其缺点是造价不菲，难以适用于通信电源监控系统。通过上述分析可以看出，传统的主从式网络最适合于通信电源监控系统的组网，但由于受到距离限制，因此必须加以改进。本系统利用现有的PSTN网解决了这一问题，即下位机与上位机之间的通信通过PSTN网实现，下位机与智能设备之间的通信则通过RS485构成主从式网络实现。3　通信模块硬件电路设计下位机作为直接面向设备的从机需要与上位机进行远程通信，同时下位机还要作为主机与各种智能设备通信。因此在本系统中同时采用了RS232和RS485 两种通信方式，其中下位机与上位机之间的通信通过RS232接入PSTN网实现，完成获取参数、传输数据以及远程报警等功能；下位机与各种智能设备之间的通信则通过RS485组网实现，获取数据及其工作状态[4]。在本系统中，通信模块采用了单独的微处理器DS80C320，它在普通单片机基础上为P1口也定义了第二功能，从而拥有四个全双工串行通信口、六个外部中断、三个定时/计数器，而且在指令上与8051完全兼容，对于监控系统的通信单元来说十分适用。3.1 下位机与上位机之间的通信下位机与上位机之间的通信采用了PSTN网作为媒介，可以通过以下三种方案实现：第一种方案是采用专用Modem芯片，将Modem的功能直接在下位机中实现；第二种方案是扩展一个类似PCI或ISA的插槽，通过内置Modem连至PSTN网；第三种是扩展一个标准的全双工RS232通信接口，通过外置 Modem连至PSTN网。以上三种方案中，第一种方案具有成本低、便于集成化设计的优点，但缺点是软硬件的设计较为复杂，系统可靠性不高；第二种方案与内置Modem和扩展槽的硬件设计密切相关，不利于维护和升级；第三种方案具有通用性好、可靠性高、维护方便的优点，因此在本系统中采用第三种方案来实现下位机与上位机之间的通信。8251是通用同步/异步收发器，它具有独立的接收器和发送器，通过编程可以以单工、半双工或全双工的方式进行通信。同时它还提供了多个控制信号，可以方便的实现与Modem之间的互联。由DS80C320的ALE、、组合产生2MHz脉冲作为8251的时钟信号，同时这一脉冲经过CD4024组成的分频器进行64分频后作为8251的接收、发送时钟。8251的片选信号与地址译码器74LS138的 相连，控制/数据端接地址线A0，因此，8251的控制字寄存器和状态字寄存器的地址为BFFFH，数据缓冲地址为BFFEH。RXD和TXD完成数据的接收和发送，其他控制信号完成单片机与Modem之间的状态控制和检测：振铃指示信号RI经电平转换以后接至DS80C320的外部中断；载波检测信号CD经电平转换以后接至DS80C320的P1.1。当上位机拨号呼叫下位机时，振铃指示信号RI产生振铃，作为外部中断源产生中断，通信处理器复位P1.1输出有效DTR信号，摘机进入应答通信状态。3.2 下位机与智能设备之间的通信下位机与智能设备之间采用RS485主从式通信。RS485采用平衡发送和差分接收的方式来实现通信，具有很强的抗共模干扰能力，传输距离在10Kbps传输速率下可达1.2公里。其具体实现方案如图1所示。图1　RS485通信的整体实现方案在采用这种通信方案时应注意以下几点：（1） 在总线末端应接一个匹配电阻，吸收总线上的反射信号，消除信号传输中的毛刺，保证信号纯度；（2）当总线上无信号传输时，处于悬浮状态，易受到干扰。因此应在差分信号的正、反端之间，正端与电源之间，反端与地之间各串接一个10K电阻，这样一来，当总线上无信号传输时，正端电平约为3.3V，负端电平约为1.7V，此时即使有干扰信号，也很难产生串行通信的起始信号“0”；（3）由于RS485是一种半双工的通信方式，发送和接收共用一条通道，本系统采用MAX485对其进行扩展，接收、转换功能由和DE控制，因此必须采用处理器的一根口线控制其工作方式。由于单片机复位时，各端口均为高电平，因此在连接时必须注意将该口线与DE相连，其反向信号与相连，以保证系统复位时，主从机都处于接收状态。4 通信模块软件设计4.1 上位机与下位机通信流程上位机与下位机之间的通信包括上位机主动呼叫、下位机响应呼叫和下位机报警呼叫、上位机响应呼叫两种情况，其软件流程分别如图2、图3所示（只给出了下位机部分的程序流程）。4.2 下位机与智能设备通信流程由于RS485是半双工的通信方式，发送和接收均由同一器件和同一通道完成，因此控制信号高低电平的转换十分关键。本系统将单片机的发送中断标志TI和接收中断标志RI作为切换的参考，但此时必须注意应保证控制端、DE的信号有效脉宽大于发送或接收一帧信号的长度。其具体的软件流程如图4所示。图4　本地通信程序框图5　实验结果以交、直流电压为例给出该监控系统测试结果（测试用标准表为ESCORT3155A；测试环境温度均为180C）。直流电压信号测试结果如表1所示；交流电压测试结果（以A相交流输入为例）如表2所示。从以上实验结果可以看出，系统具有较高的测量精度，完全可以满足《通信电源和空调集中监控系统技术要求》中的规定。6　结束语文章首先对通信电源监控系统目前存在的几种主要组网方案进行了分析，得出了传统的主从式网络优于其它组网方案而更适合于通信电源监控系统组网的结论，并针对传统的主从式网络受距离限制的缺点提出了一种改进方案。实践证明该改进方案对于目前已相当普遍的通信电源监控系统十分适用，基于该组网方案的通信电源监控系统具有采集精度高、成本低廉、便于升级等优点。参考文献:[1].RS485datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/RS485_585289.html.[2].RS232datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/RS232_585128.html.[3].DS80C320datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/DS80C320_267973.html.[4].PCIdatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/PCI_1201469.html.[5].CD4024datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/CD4024_1865246.html.[6].74LS138datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/74LS138_1054480.html.[7].MAX485datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/MAX485_859396.html.

    时间：2018-09-12 关键词： 方案 监控系统 电源技术解析 通信电源

  • 智能电网全“芯”专业解决方案

    智能电网全“芯”专业解决方案

    自从某帮主颠覆世界后，所有的高科技电子产品也总离不开“智能”的标签。静观其下，智能手机、智能手表、智能家居等等，凡是和人们生活密切相关的事物都一步步走向了智能的方向，当然不可外乎智能电网……智能电网即通过电能测量集成电路与实时通信相结合，增强电网管理。高精度测量与实时用电信息监测能够帮助电网管理人员更加高效地管理电网。电网“智能化”程度的提高为用户带来了直接利益，可以获得更高的电网稳定性(减少服务中断)和更低的能源消耗。下面带来Maxim智能电网全芯专业解决方案，为工程师的电网知识添砖加瓦啦……智能电网框图：一、电力线通信（G3-PLC调制解调器、AFE）①G3-PLC调制解调器MAX2992 - G3-PLC MAC/PHY电力线收发器业内首款G3-PLC兼容调制解调器，支持高达300kbps的可靠通信，同时可通过交流电力线提供半双工异步数据通信。为保证兼容性，集成了可编程陷波机制，允许对调制解调器发送频谱的某个频段进行陷波处理。这一特性同时提供了与其它窄带发送器(例如基于FSK的传统PLC系统)协同工作的途径…适用于智能电网、太阳能，新能源管理等…优势及特色：1．单芯片方案集成物理层(PHY)和媒体访问控制器(MAC)2．自动重复请求(ARQ)增强误差检测和数据可靠性3．自适应动态链接可基于通道条件优化数据速率②电力线通信模拟前端(AFE)MAX2991 -电力线通信(PLC)集成模拟前端收发器电力线通信模拟前端是一款性能优异的集成电路，具有极高的集成度和优异的性能，可有效降低整体系统成本。MAX2991是首款专为通过电力线传输OFDM (正交频分复用)调制信号而设计的AFE。可编程滤波器工作在10kHz至490kHz频带，可利用同一器件支持CENELEC、FCC和ARIB通信标准…同时还适用于家庭自动化、门禁卡…优势及特色：1．商用化电力线通信模拟前端，用于10kHz至490kHz频率范围2．内置60dB动态范围的AGC和消直流失调电路3．可编程滤波器支持CENELEC、FCC及ARIB频段二、无线通信（RF收发器、功率放大器、低噪声放大器）①RF收发器MAX7049(中文资料) -高性能、288MHz至945MHz ASK/FSK ISM发送器高性能、单芯片、超低功耗ASK/FSK UHF发送器工作在288MHz至945MHz工业、科学和医学(ISM)载波频段。还包括一个低相位噪声N分频合成器，支持高精度调谐、快速变频，并可有效降低带外功率。为支持窄带应用，该IC还具有幅度整形和频率整形功能，方便用户优化频谱效率。还提供高达+15dBm的Tx功率，同时非常适合远距离通信应用…优势和特点：1. 提供最大的输出发射功率，消耗最少的电源电流2. 配合一个低成本的微处理器控制单元、一个晶体和少数无源元件，即可构成完整的发送器系统3. 内置数字温度传感器和多个灵活的GPO，可方便监测射频通信状态、控制外部功能②功率放大器MAX2235 - +3.6V、1W、自动斜率控制功率放大器，适用于900MHz系统低电压，硅RF功率放大器（PA）。它的工作电压直接由单+ 2.7V至+5.5 V电源提供，其适用于含3芯镍镉电池或1节锂离子电池的使用。该设备由 +3.6V电源供电时输出功率为+30dBm（1W）或+2.7V电源供电时为+28dBm典型输出功率…也极其适用于模拟蜂窝电话和无线数据网络…③低噪声放大器（LNA）MAX2668(中文资料)-微型低噪声放大器，用于HSPA/LTE此噪声放大器(LNA)适用于HSPA移动式手持设备（如前置模块、前置放大器）。该系列LNA提供三种可编程增益，相比传统的两级放大LNA，具有优异的线性度和灵敏度指标。同时优化用于2100MHz至2200MHz频率范围(波段1、4和10)，提供典型值为14.5dB的最大增益…优势及特色：1. 三级放大提供最佳的阻塞处理特性2. 小外形：1mm x 1.5mm封装、超薄、低噪声系数3. 电源电流低至3.8mA和较低的BOM成本三、串口（RS-485、RS-232、多协议、隔离接口）①RS-485MAX13430E(中文资料) - RS-485收发器，具有低压逻辑接口高度可靠的RS-485收发器接口，具有低电压ASIC和FPGA逻辑接口②RS-232MAX3107(中文资料)- SPI/I²C UART，具有128字FIFO先进的SPI/I²C UART，具有128字FIFO，采用微型TQFN封装③多协议MAX3160E(中文资料)-±15kV ESD保护、+3.0V至+5.5V、10nA、RS-232/RS-485/RS-422多协议收发器具有增强的静电放电(ESD)保护功能。所有发送器输出和接收器输入可承受±15kV (人体模型)静电冲击④隔离接口MAX13256(中文资料)- 36V H桥变压器驱动器，用于隔离电源设计宽工作范围变压器驱动器，简化隔离电源设计四、通信电源DC-DCMAX17498A(中文资料)- AC-DC和DC-DC峰值电流模式转换器，支持反激/Boost应用电流模式固定频率反激/boost转换器，具有最少外部元件。器件包含了设计宽输入隔离电源和非隔离电源所需的所有控制电路。带有上升/下降欠压锁定(UVLO)门限，优化用于通用离线式(85V AC至265V AC)应用；同时欠压锁定门限适合于低压DC-DC应用，DC输入范围广，可输入反激式及升压工业电源…优势及特色：1．电流模式控制提供极佳的瞬态响应2. 灵活的误差放大器可调节正、负电压输出3. 可编程软启动减小输入浪涌电流五、安全保护MAX32590(中文资料)-DeepCover安全微处理器，集成ARM926EJ-S处理器核DeepCover®嵌入式安全处理器方案为敏感数据提供多重保护，采用先进的物理安全机制提供最可靠的加密存储。同时提供安全、高成效、可协同操作的解决方案，用于构建新一代信任设备。能够充分利用器件带宽，支持100Mbps以太网、大型彩色LCD显示器、吉比特海量存储器等设备的高速通信…同时非常适用于读卡器、电子商务、ATM键盘…优势及特色：1. 通过PLL提供384MHz处理器核工作频率2. 带有公钥认证的安全装载器及带有动态故障检测的芯片防护罩3. 提供真正的随机数发生器、电池备份RTC、非易失SRAM以及实时环境监测和篡改侦测电路，为系统级设计提供便利条件智能电网在以后人们的生活中，将扮演越来越重要的角色，对人们的生活、资源的利用和能源的分配将会起到不可替代的作用……同时作为业内领先的表计产品供应商，除了提供全面的集成方案，还提供电力线通信产品，轻松地将电表信息传送到电能数据集中器，用于分析电网负荷…所以我们有理由相信，智能化的时代正在一大波袭来……不忘初心、方能始终……心存念向，必有回响……更多关于智能电网的技术资讯，欢迎访问 与非网智能电网技术专区

    时间：2018-09-12 关键词： 无线通信 智能电网 电源技术解析 DC-DC 串口 通信电源

  • 基于DS80C320通信电源监控系统的设计与实现

    基于DS80C320通信电源监控系统的设计与实现

    摘要：近年来。通信行业发展异常迅速，电源系统是通信的动力中心，通信电源系统的工作稳定性直接关系到通信机房及基站的正常运行。介绍了基于DS80C320的通信电源监控系统的设计方案，从硬件结构、软件编程两方面进行了详细讨论。实际运行表明。本监控系统完全能满足实际需要，性能良好。通信电源是通信网络的"心脏",通信电源系统稳定、可靠的运行直接关系到通信的稳定性及可靠性。目前大型通信电源的供电方式多采用集中供电的方式，一旦发生供电故障，将直接引起整个通信系统的瘫痪。通信电源的传统维护方式主要依靠人工看守，工作量大，效率低下，造成设备发生故障而没有及时进行处理而产生的重大通信阻断时有发生。因此对在网运行通信电源设备实现远程实时监测，有利于及时发现电源故障，减少人为因素，对保证供电系统稳定、可靠运行显得十分重要。'目前，通信电源系统广泛使用高频开关电源系统设备，其智能化程度高。在运行过程中，电源系统的具体运行要求很多，例如：若电源系统不能输出规定电流和电压或输出的电流、电压超出允许波动范围，杂音电压高于允许值时间并持续10 S以上者均判定为系统故障。原交流系统中的电压、频率或波形畸变超出规定范围持续时间大于60 S者也判定为故障。为此，要保证通信电源系统的可靠性，通信部门应尽量从两个不同的地方引入2路市电输入，并设置2路市电电能自动倒换装置；所用设备要选用可靠性高的高频开关整流设备，采用收稿日期：2011-11锄作者简介：刘建军（1 ），男。河北省人，讲师。主要研究方向为电子工程。模块化、热插拔式结构以便于更换，并合理配置备份设备。供电方式要大力推广分散供电，使用同一种直流电压的通信设备采用两个以上的独立供电系统。为了尽量缩短设备的平均故障修复时间，要经常分析运行参数，预测故障发生的时间并及时排除。还要提高技术维护水平，采用集中维护、远程遥信、遥测维护。实施集中监控管理是网络技术发展的必然趋势，是现代通信网的要求，也是企业减员增效的有效措施。各种电源设备要智能化、标准化，符合开放式通信协议。1 通信电源监控系统的框架结构及总体设计要求通信电源监控系统的主要作用是随时监控电源的运行状态；对电压的波动、频率的波动、波形失真率、瞬时浪涌、瞬变脉冲、三相不平衡等各种质量特性指标进行监控；当故障发生时，能够及时采取相应措施并报警等。根据通信电源集中维护、统一管理的基本模式，监控系统在结构上是多级的分布式计算机监控网络，一般可分为四级：中心监控中心、区域监控中心、局站监控中心以及前端现场处理部分（包括智能设备、蓄电池检测仪、前端采集设备）。整个系统的框架结构宜采用树型结构（见图1），树型结构有很好的扩容性，以满足通信行业不断发展的需求。图1 通信电源监控系统框架结构图通信电源监控系统的主要功能设计如下：（1）实时监控及显示各个通信电源设备的运行参数及相应的工作状态，当设备出现故障时具有声光报警功能，以及时提示工作人员排除故障；（2）当故障发生时，能够及时实现主从电源准确无误的切换，同时还要保证切换时电压同频率，同相位，同幅值；（3）对通信电源系统具有完善的保护功能，防止系统出现过压、过流、频率或相位超差及过热等现象，当出现以上现象后及时采取措施；（4）通信功能：具有主从机组之间通信，与监控中心（上位机）通信等功能；（5）具有记录历史数据、状态的功能。 2 基于DS80C320的监控系统硬件电路设计DS80C320是美国DALLAS公司推出的高速低功耗8位单片机，它采用了全新设计的处理器内核，去掉了冗余的时钟和存储周期，在同样的晶振速度下每个相同的指令执行速度可以被提高1.5~3倍。它可以与80C51/80C32兼容，使用标准8051指令集。本系统实时监控通信电源系统的电流、电压、温度、频率及相位，并将相应的数据送入微处理器，同时采集蓄电池的电压、工作电流和环境温度，定时计算蓄电池的内阻送人存贮器及微处理器；并通过微处理器将数据送入上位机。具体模块分为微处理器及外设模块，电压采集及测试模型、电流采集及测试模型、温度采集及测试模型、频率及相位测量模块、输入及显示模块、控制量输出输入模块以及通信模块，如图2所示。图2 监控系统硬件框图在本系统当中，微处理器采用了DS80C320芯片，从而提高了整个系统的可靠性。同时为了准确记录蓄电池的状态而扩展了相应的外部存储器。根据采集精度要求以及被采集量的特点，电流、电压及温度测试采集模块采用AD公司的高性能l2位逐次逼近式模数转换器AD574A来完成，转换时间为25 s,线性误差为±1/2 LSB,内部有时钟脉冲源和基准电压源，单通道单极性或双极性电压输入，采用28脚双立直插式封装，并通过ADG508A扩展模拟量输入通道。频率及相差采集测试模块是将信号先经过具有迟滞特性的过零比较器转换为方波，然后通过双四选一开关4052送人单片机，完全能够满足伺服系统的要求。通过定时器]rn来计算频率和相差。I/O控制的主要功能是实现了对供电断路器进行有效控制，实现主路电源、备路电源及备用发电机的有效切换。输入及显示模块采用8位7段LED显示，显示的内容包括电流、电压、频率及相差等运行数据，这些数据可以通过按键进行简单的选择，同时通过发光二极管和蜂鸣器提示运行状态。本系统硬件部分利用串口1采用RS485标准接IZl实现与上位机的通信，完成传输数据和远程报警等功能。3 系统软件设计3.1系统软件流程系统软件部分采用NI公司推出的一套面向测控领域的软件开发平台：Labwindows/CⅥ 来进行开发。LabWin-dows/CVI是National Instruments公司（美国国家仪器公司，简称NI公司） 推出的交互式C语言开发平台。LabWin-dows/CVI将功能强大、使用灵活的C语言平台与用于数据采集分析和显示的测控专业工具有机地结合起来，利用它的集成化开发环境、交互式编程方法、函数面板和丰富的库函数大大增强了c语言的功能，为熟悉C语言的开发设计人员编写检测系统、自动测试环境、数据采集系统、过程监控系统等应用软件提供了一个理想的软件开发环境。 系统软件主程序部分的流程图如图3所示。图3 主程序流程图3.2软件部分的主要算法及功能3.2.1蓄电池智能充放电算法的确定。正确合理的充放电可有效地延长蓄电池的使用寿命，本系统内置了蓄电池充放电算法的数据模型，利用下位机采集上传的数据自动生成容量对应曲线与之进行比较运算，用于确定下位机对蓄电池的充放电的管理，从而实现了蓄电池的智能充放电功能。蓄电池智能充放电算法很多，本系统采用的算法是：神经网络算法。神经网络算法是利用计算机来模拟大脑信号处理过程的人工智能技术，由大量简单的神经元广泛连接形成复杂的非线性系统，对采集数据进行自动归纳，从中获取这些数据的内在规律。蓄电池是一个高度非线性系统，通常很难对其充放电过程建立合理准确的数学模型。所以，在给出外部激励的条件下，神经网络算法能够利用神经网络的学习能力和并行结构模拟电池非线性特性来估计SOC值。SOC估计采用典型的三层神经网络，其中输入、输出层的神经元个数由实际系统需要决定，中间层神经元个数取决于系统复杂度及分析精度要求。在神经网络法中，系统输入量包括电池电压、环境温度、充放电电流、电池内阻、累积放出电量等。输入量类型、数量是否选择合适会直接影响到方法模型的计算量和准确性。3.2.2数字滤波算法。根据本系统采集精度较高、被采集的模拟量变化缓慢的特点，采取了中值滤波法来从采样数据列中提取出逼近真值的数据。中值滤波是对某一被测参数连续采样N次（一般N取奇数），然后把N次采样值从小到大，或从大到小排队，再取其中间值作为本次采样值。中值滤波对于去掉偶然因素引起的波动或采样器不稳定而造成的误差所引起的脉冲干扰比较有效，可对电流、电压、温度等数据进行多周期采样，每次采样后和有效采样值比较，如果变化幅度不超过一定幅值，采样有效；否则视为无效放弃。4 抗干扰措施由于系统中存在功率较大的设备，而且具有一定的电磁干扰，干扰一旦串入系统，轻则会引起误报，严重时就会导致整个系统瘫痪，甚至造成重大事故。本系统从硬件和软件两方面采取了抗干扰措施，从而保证了监控系统的可靠运行。在硬件方面，利用光耦合器件对单片机与各种传感器、开关、执行机构隔离开来，以防止串模干扰，同时在电源进线端加去耦电容，削弱各类高频干扰，以提高硬件的抗干扰性。在软件方面，利用了DS80C320提供的内部可编程硬逻辑看门狗来保证程序的安全性。5 结语与常规的电源系统相比，通信电源系统应能自动、连续、实时地监控所有变、配电设备的运行/故障状态和运行参数，还应具有故障的自动应急处理能力。实践证明， 基于DS80C320的通信电源监控系统性能优良，完全满足电源系统稳定性高的要求，具有很好的抗干扰能力，保证了整个智能建筑安全、可靠地运行。参考文献:[1].DS80C320datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/DS80C320_267973.html.[2].AD574Adatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/AD574A_1055372.html.[3].ADG508Adatasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/ADG508A_123587.html.[4].RS485datasheethttp://www.dzsc.com/datasheet/RS485_585289.html.

    时间：2018-09-11 关键词： 监控系统 电源技术解析 通信电源

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